Preparación de Soluciones Nutritivas
0 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA AGRARIA ANTONIO NARRO
MANUAL PARA LA PREPARACIÓN DE SOLUCIONES NUTRITIVAS
MANUAL PARA LA PREPARACIÓN DE SOLUCIONES NUTRITIVAS
ESTEBAN FAVELA CHÁVEZ PABLO PRECIADO RANGEL ADALBERTO BENAVIDES MENDOZA
ESTEBAN FAVELA CHÁVEZ PABLO PRECIADO RANGEL ADALBERTO BENAVIDES MENDOZA
Preparación de Soluciones Nutritivas
1
MANUAL PARA LA PREPARACIÓN DE SOLUCIONES NUTRITIVAS ESTEBAN FAVELA CHÁVEZ
PABLO PRECIADO RANGEL ADALBERTO BENAVIDES MENDOZA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA AGRARIA ANTONIO NARRO
Preparación de Soluciones Nutritivas
2
Preparación de Soluciones Nutritivas
3
MANUAL PARA LA PREPARACIÓN DE SOLUCIONES NUTRITIVAS
ESTEBAN FAVELA CHÁVEZ PABLO PRECIADO RANGEL
ADALBERTO BENAVIDES MENDOZA
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA AGRARIA ANTONIO NARRO
Preparación de Soluciones Nutritivas
4
Esteban Favela Chávez Pablo Preciado Rangel Adalberto Benavides Mendoza Departamento de Horticultura Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro Unidad Laguna Torreón, Coahuila [email protected] ISBN 96-8844-051-5 ®Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, 2006.
Preparación de Soluciones Nutritivas
5
CONTENIDO Página
Introducción 7 Elementos esenciales 9 Funciones de los nutrimentos en las plantas 15 Solución nutritiva 31 El pH de la solución nutritiva 33 Presión osmótica 40 Relación mutua entre aniones 43 Relación mutua entre cationes 46 Concentración de amonio en la solución nutritiva 48 Temperatura de la solución nutritiva 50 Contenido de oxígeno disuelto 51 Método universal de preparación de soluciones nutritivas 53 Procedimiento de preparación 61 Micronutrimentos 77 Preparación de una solución de fierro 79 Preparación de soluciones nutritivas con fines comerciales 81 Unidades de concentración de la solución nutritiva 81 Calidad del agua para la solución nutritiva 85 Contenido de sales disueltas 86
Preparación de Soluciones Nutritivas
6
Aniones 87
Cationes 88
Micronutrimentos 90
Elementos tóxicos 90 Fertilizantes comerciales 92 Técnicas para la preparación de la solución nutritiva 98 Preparación de la solución nutritiva (método aproximado) 100 Selección de la solución nutritiva 101 Ajuste del pH 109
Ajuste de los macrocronutrimentos 111 Ajuste de los micronutrimentos 113 Cálculo de la conductividad eléctrica final 114
Aplicación al suelo de soluciones nutritivas completas 123
Preparación de la solución nutritiva considerando la pureza de los fertilizantes 125 Literatura consultada 129 Índice de cuadros 141 Índice de figuras 145
Preparación de Soluciones Nutritivas
7
Introducción El cultivo sin suelo, es la técnica que más se utiliza para
producir hortalizas en invernadero. Este sistema de producción
requiere un continuo abastecimiento de nutrimentos, el cual se
suministra por medio de una solución nutritiva (SN) que
contiene los elementos esenciales para el óptimo desarrollo de
los cultivos.
El conocimiento de cómo preparar y manejar la SN permite
aprovecharla al máximo, para así obtener un mayor
rendimiento de los cultivos y una mejor calidad de los frutos.
Por lo tanto, es indispensable conocer los aspectos
fundamentales para preparar una SN: el pH, la concentración
iónica total (presión osmótica), determinada mediante la
conductividad eléctrica; la relación mutua entre aniones, la
relación mutua entre cationes, la concentración de amonio, la
temperatura y el oxígeno disuelto.
En sistemas hidropónicos abiertos, la SN debe suministrarse a
la planta dos o tres veces al día. En sistemas cerrados (con
reciclaje de la SN), es necesario realizar al menos dos riegos.
La planta es la que determina la frecuencia de los riegos,
Preparación de Soluciones Nutritivas
8
según la acumulación de follaje, las condiciones ambientales y
la capacidad de retención del sustrato, entre otros factores.
Cuando el cultivo está en una solución sin sustrato o sin
movimiento, generalmente se utiliza la SN al 50 ó 100 % de su
concentración original. Para esta técnica de producción es
indispensable contar con una fuente de oxigenación. Éste es
uno de los motivos por los que, en la actualidad, se prefieren
sustratos porosos (por su aporte de oxígeno).
Por lo general, el cultivo en soluciones es útil para la
investigación, ya que elimina el efecto del sustrato o posible
contaminación de la solución con los elementos que provienen
de los sustratos.
En los sistemas cerrados es necesario dar seguimiento a la
concentración de los nutrimentos y renovar o cambiar la SN,
debido a que ésta no puede renovarse indefinidamente por la
acumulación de sales (mayor absorción de agua que de
nutrimentos) y por la acumulación de compuestos orgánicos
liberados por las raíces de las plantas (al realizar la absorción
de nutrimentos y mantener el balance electroquímico), lo que
puede causar presencia de patógenos.
Preparación de Soluciones Nutritivas
9
Lo recomendable, en estos casos, es cambiar la SN
semanalmente, o reponer aquellos nutrimentos que se
encuentren en una concentración menor del 50 % con respecto
a la concentración original.
Elementos esenciales Las plantas están constituidas por determinados elementos
químicos que se encuentran en el medio que las rodea. Entre
el 95 y el 98 % del total del peso de la planta está constituido
por H, C, O y N (elementos organogénicos) y el resto, del 2 al 5
%, son cenizas.
En las plantas se encuentran muchos elementos químicos,
pero solamente algunos de ellos son esenciales para el
crecimiento y desarrollo de los vegetales.
A fines del siglo pasado prevalecía la idea de que para el
crecimiento normal de las plantas, sólo eran necesarios los
elementos nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K), calcio (Ca),
magnesio (Mg), hierro (Fe) y azufre (S). Sin embargo, a
principio del siglo XX se aceptó que para el desarrollo normal
Preparación de Soluciones Nutritivas
10
de las plantas se requerían muchos otros elementos minerales
en pequeñas cantidades, a los cuales se les denominó
�Elementos alta potencialidad�, en contraposición a los
nutrimentos clásicos (N, P, K, Ca, Mg, S); debido a que actúan
principalmente como activadores enzimáticos, en 1940 se les
llamó �biocatalizadores�, aunque también se les conoce con los
nombres de microelementos, oligoelementos, micronutrientes y
micronutrimentos, este último comúnmente aceptado por los
investigadores para referirse a aquellos elementos minerales
esenciales, pero que se requieren en concentraciones
mínimas.
El término de �elemento mineral esencial� lo propuso Arnon y
Stout en 1939. Para que un elemento se considere esencial,
deben tomarse en cuenta los siguientes criterios:
• Que en ausencia del elemento mineral, la planta sea
incapaz de completar su ciclo de vida.
• Que la función del elemento no sea remplazada por otro
elemento mineral.
• Que el elemento esté envuelto directamente en el
metabolismo de la planta, por ejemplo, como componente
de un constituyente esencial (enzima), o que la planta
Preparación de Soluciones Nutritivas
11
pueda requerirlo para un proceso metabólico distinto
(reacción enzimática).
De acuerdo con los anteriores criterios, los elementos
minerales que se compensen por los efectos tóxicos de otros
elementos, o que simplemente reemplacen los nutrimentos
minerales en algunas funciones especificas tales, como la
manutención de la presión osmótica, éstos no son esenciales,
pero pueden denominarse �elementos benéficos� (Na, Si, Co,
Ni, Si, Al, V). Estos criterios son muy estrictos, ya que aun en la
actualidad es difícil determinar cuándo un elemento es esencial
y cuándo no. En 1997 Bennett señaló que un elemento es
esencial cuando es de utilidad para el productor, desde el
punto de vista práctico.
De acuerdo a los requerimientos que las plantas tienen de los
elementos minerales y considerando los diversos beneficios
que obtienen de ellos, éstos se pueden clasificar según se
señala en el cuadro 1.
Preparación de Soluciones Nutritivas
12
Cuadro 1. Clasificación de los elementos minerales de acuerdo a los requerimientos de la planta.
Clasificación Requerimientos de la planta
Elementos indispensables
Aquellos elementos de importancia vital para la nutrición de la planta y que reúnen los criterios de esencialidad.
Elementos útiles
Aquellos elementos que en forma directa o indirecta benefician la nutrición de las plantas, sin ser indispensables en la nutrición mineral (Si, Co).
Elementos prescindibles
Aquellos elementos que son absorbidos por la planta, pero que no realizan funciones fisiológicamente específicas, o de beneficio directo o indirecto en el crecimiento de las plantas.
Preparación de Soluciones Nutritivas
13
Cuadro 2. Elementos esenciales o nutrimentos para el crecimiento de las plantas.
Fuente: Bennett (1997)
Elemento Símbolo Forma de absorción
Elemento Símbolo Forma de absorción
Carbono C CO2 Zinc Zn Zn2+, Zn(OH)2o
Hidrógeno H H2O Manganeso Mn Mn2+
Oxígeno O H2O, O2 Cobre Cu Cu2+
Nitrógeno N NH4+, NO3- Boro B B(OH)3o
Fósforo P H2PO4- HPO42- Molibdeno Mo MoO42+
Potasio K K+ Cloro Cl Cl-
Calcio Ca Ca2+ Silicio Si Si(OH)4o
Magnesio Mg Mg2+ Sodio Na Na+
Azufre S SO42- Cobalto Co Co2+
Hierro Fe Fe2+, Fe3+ Vanadio V V+
Preparación de Soluciones Nutritivas
14
Preparación de Soluciones Nutritivas
15
Funciones de los nutrimentos en las plantas
Los elementos nutritivos que realizan funciones específicas en
la vida de las plantas, pueden clasificarse en tres grandes
grupos:
1. Estructurales. Estos elementos forman parte de la
molécula de uno o más compuestos orgánicos, por
ejemplo:
N- Aminoácidos y proteínas.
Ca- pectatos (Sal de ácido poligalacturóonico) de la
lámina media de la pared celular.
Mg � Ocupa el centro del núcleo tetrapirrólico de las
clorofilas.
2. Constituyentes de enzimas. Se trata de casos
particulares del primero, que se refieren a elementos
generalmente metales o de transición (Mo), los
cuales forman parte del grupo prostético de enzimas,
esencial para que éstas cumplan sus funciones,
como es el caso del Cu, Fe, Mn, Mo, Zn y Ni.
Preparación de Soluciones Nutritivas
16
3. Activadores enzimáticos. Forman parte del grupo
prostético o elemento disociable de la fracción
proteínica de las enzimas; son necesarios para que
éstas cumplan sus funciones.
Nitrógeno (N) Forma de absorción. Las plantas pueden absorber este
nutrimento en forma de ion NO3- o NH4
+, el N2 atmosférico;
también lo aprovechan mediante reducción microbiana. Las
plantas pueden absorber N en forma orgánica (urea y
aminoácidos), tanto por las raíces como por la parte aérea.
El sistema radicular de las plantas absorbe el N en forma de
NO3- ó NH4
+. El primero puede transformarlo la raíz, o puede
transporlo el xilema, para que posteriormente lo transformen
las hojas de la planta. En cambio, el NH4+ lo transforma
inmediatamente la raíz a glutamina, para luego ser
transportado a la parte superior de la planta. Los NO3-
absorbidos, la enzima nitrato reductasa los transforma a NO2-
el cual, a su vez, la nitrito reductasa lo reduce a NH4+.
Preparación de Soluciones Nutritivas
17
Funciones fisiológicas. Después del carbono, el hidrógeno, el
oxígeno y el potasio, el nitrógeno (N) es uno de los elementos
más abundante en las plantas. El N se encuentra en la planta
en forma orgánica e inorgánica, y forma parte de los
aminoácidos, proteínas, ácidos nucleicos, enzimas clorofila y
alcaloides. Aunque el N inorgánico se puede acumular en
forma de nitrato, el N orgánico predomina por el mayor peso
molecular de las proteínas vegetales. Alrededor del 80 % del N
que absorbe la planta, se utiliza para formar proteínas, el 10 %
ácidos nucleicos, el 5 % aminoácidos solubles, y el resto otros
compuestos.
Concentración foliar. El N constituye entre el 1.5 y 6.0 % de la
materia seca de muchos cultivos, que varía según la especie
de que se trate, la edad de la planta (disminución del N en
hojas conforme envejece el cultivo) y la parte que de ella se
considere.
Sintomatología de deficiencia. Cuando existe una deficiencia
de N en la planta, se detiene o disminuye el crecimiento de sus
órganos, lo que propicia una proteólisis que moviliza el N
existente y propicia la muerte de algunos órganos y tejidos.
Con la deficiencia de este elemento se asocia una coloración
Preparación de Soluciones Nutritivas
18
verde pálida, que aparece, en primer lugar, en las hojas
inferiores, para luego moverse hacia las superiores. Cuando
existen deficiencias extremas de N, todas las hojas se tornan
amarillas, y llegan a producirse coloraciones púrpuras en sus
tejidos y venas.
Fósforo (P) Forma de absorción. Las plantas absorben el fósforo en forma
iónica, como H2PO4-, aunque excepcionalmente pueden
tomarlo en forma de HPO42-.
Funciones fisiológicas. El P es un componente de ciertas
enzimas y proteínas, adenosina trifosfato (ATP), ácido
ribonucleico (ARN) y ácido desoxirribonucleico (ADN); el ATP
participa en varias reacciones de trasferencia de energía, el
ARN y el ADN son componentes de la información genética;
también el P forma parte del ácido fítico, principal forma de P
en las semillas.
Concentración. Ésta varía de una especie a otra, pero en
hortalizas oscila entre 0.25 y 0.90 % de la materia seca. Los
valores críticos de P normalmente son menores de 0.20 y
mayores de 1 % (deficiencia y toxicidad).
Preparación de Soluciones Nutritivas
19
Sintomatología de deficiencia. Debido a que las hojas tienen
un alto requerimiento de P en bajo condiciones de deficiencia,
la planta tiende a movilizarlo de otras partes de la planta,
especialmente de las hojas más viejas, en las cuales se
manifestarán los primeros síntomas; en la medida en que
aumenta la deficiencia, las hojas superiores muestran
decoloraciones irregulares color marrón negruzco o una
coloración purpúrea en el envés, debido a la formación de
pigmentos antociánicos. El crecimiento de la planta disminuye
drásticamente y la coloración de las hojas oscurece.
Potasio (K) Forma de absorción. El potasio se absorbe en forma de K+.
Funciones fisiológicas. El K es un activador en gran cantidad
de procesos, los cuales son necesarios para la conservación
del estado del agua de la planta y de la presión de la turgencia
de las células, así como para la apertura y el cierre estomático.
El K promueve la acumulación y la rápida translocación de los
carbohidratos elaborados recientemente.
Preparación de Soluciones Nutritivas
20
Concentración foliar. El K constituye del 1.0 al 5 % de la
materia seca del tejido. El contenido de K se considera
deficiente o excesivo cuando su nivel es menor de 1.5 ó mayor
de 3.0 %, respectivamente; sin embargo, el nivel óptimo de
este nutrimento puede ser mayor al 8.0 % en el tejido de los
tallos de algunas legumbres.
Sintomatología de deficiencia. En casos de deficiencia, el K
se transloca hacia los meristemos; los síntomas se muestran
en las hojas inferiores, que en sus bordes muestran un
amarillamiento y una posterior desecación conforme avanza la
deficiencia; esta desecación continúa avanzando hacia el
interior de la lámina foliar y de las hojas basales a las
superiores e, inclusive, puede haber una defoliación prematura
de las hojas viejas.
Calcio (Ca) Forma de absorción. El calcio se absorbe en forma de ión
Ca2+.
Funciones fisiológicas. Participa como componente
estructural de paredes y membranas celulares, así como
cofactor de varias enzimas. Constituye los pectatos de calcio
Preparación de Soluciones Nutritivas
21
como parte de la estructura celular, lo que contribuye a la
rigidez de la pared celular.
Concentración foliar. El Ca se encuentra en la materia seca,
en concentraciones que van del 0.2 y el 3.0 %; en algunas
ocasiones aparece como oxalato de calcio en niveles
excesivamente altos, aunque en forma de cristales, los cuales
no aprovecha la planta.
Sintomatología de deficiencia. El contenido de Ca aumenta
con la edad de la planta y se acumula de manera irreversible
en los tejidos viejos, lo que propicia desarrolle la deficiencia en
los órganos jóvenes y limite su crecimiento. Los síntomas se
presentan como una necrosis en los tejidos, que puede originar
fisiopatías típicas como el blossom-end rot (pudrición aplical).
Magnesio (Mg) Forma de absorción. El magnesio se absorbe activamente en
forma de Mg2+.
Funciones fisiológicas. Al igual que el Ca, el Mg puede
encontrarse en las plantas como elemento estructural (forma
parte de la molécula de clorofila) o como cofactor enzimático
Preparación de Soluciones Nutritivas
22
que actúa sobre sustratos fosforilados, por lo que tiene gran
importancia en el metabolismo energético.
Forma de absorción. El calcio se absorbe en forma de ión
Ca2+.
Concentración foliar. La concentración foliar oscila entre 0.15
y 1.0 % con base en materia seca. Los niveles críticos de Mg
pueden variar según sean los cultivos: en los cereales son
menores, y mayores en las leguminosas y algunas hortalizas.
Sintomatología de deficiencia. La deficiencia se muestra
primero en las hojas viejas, que se manifiesta por una
decoloración amarillenta internervial que se mueve hacia el
borde de la lámina, de las hojas inferiores a las superiores. La
diferencia de esta deficiencia con la de K, es que esta última se
mueve a la inversa, desde el borde de la hoja hacia el interior.
Azufre (S) Forma de absorción. El azufre absorbido como SO4
2- por la
pero, debe reducirse antes de que se incorpore a los
componentes orgánicos. La absorción de SO42- por la raíz es
un proceso activo, mediante el cotransporte con H+/SO42. La
Preparación de Soluciones Nutritivas
23
reducción del SO42- al igual que la del NO3
- en la raíz es muy
pequeña y casi todo se trasporta, vía xilema, a las hojas, donde
se transforma. Las hojas pueden absorber directamente el S
atmosférico.
Funciones fisiológicas. La función más importante del S se
relaciona con su participación en la síntesis de las proteínas. El
azufre forma parte de los aminoácidos cisteina, cistina, tiamina
y metionina; también de compuestos como la coenzima A,
vitamina B1 y algunos glucósidos, los cuales dan el olor y sabor
característicos a algunas plantas, como las crucíferas y
liliáceas.
Concentración foliar. El contenido de S se encuentra entre
0.15 y 0.50 % con base a materia seca; las crucíferas
acumulan hasta tres veces más S que P; las leguminosas lo
hacen en concentraciones similares a las del fósforo.
Sintomatología de deficiencia. Los síntomas de deficiencias
son muy parecidos a los del nitrógeno. La planta muestra una
decoloración general, pero a diferencia que la deficiencia del N,
los síntomas aparecen primero en las hojas jóvenes debido a la
inmovilidad de este elemento.
Preparación de Soluciones Nutritivas
24
Cloro (Cl) Forma de absorción. El cloro se absorbe activamente como
Cl-.
Funciones fisiológicas. Es un micronutrimento esencial para
las plantas y su función se le relaciona con la evolución del
oxígeno en el proceso de fotosíntesis, especialmente unida al
fotosistema II en los cloroplastos. En ausencia de Cl-, los
cloroplastos se deterioran rápidamente con la luz.. Este
nutrimento aumenta la presión osmótica celular y participa en la
regulación del nivel de turgencia de la planta, a través de la
regulación de la apertura y cierre de estomas.
Concentración foliar. El contenido de cloro en el tejido foliar
varía desde unos 20 primero mg kg-1; en el trigo, cuando los
niveles de este elemento son menores de 0.15 %, existe una
deficiencia de Cl-.
Sintomatología de deficiencia. Cuando las hojas muestran
una decoloración en el borde, seguida de un marchitamiento de
las hojas viejas.
Preparación de Soluciones Nutritivas
25
Hierro (Fe) Forma de absorción. El hierro se absorbe activamente en
forma Fe2+ o Fe3+. Funciones fisiológicas. El Fe presenta dos estados de
oxidación (Fe2+ y Fe3+). El Fe es de gran importancia en los
sistemas redox biológicos y puede funcionar como componente
estructural o como cofactor enzimático. Forma parte estructural
de: citocromo (paso final de la respiración), citocromo oxidasa
(transporte de electrones), catalasa, peroxidasa y ferredoxina;
es necesario para la reducción del nitrato y sulfato, la
asimilación del N atmosférico y la producción de energía
(NADP); también se encuentra asociado con la síntesis de la
clorofila.
Concentración foliar. Los valores de Fe en la planta varían de
10 a 1000 mg kg-1 con base a materia seca, y como valores
óptimos de 50 a 75 mg kg-1, aunque el contenido total de Fe, en
ocasiones, no es un criterio de suficiencia. La mayor parte del
Fe se encuentra en forma férrica (Fe3+), como fosfoproteína
férrica, aunque la forma ferrosa (Fe2+) es la metabólicamente
activa.
Preparación de Soluciones Nutritivas
26
Sintomatología de deficiencia. Las hojas jóvenes de la planta
son las que muestran primero los signos visibles de la clorosis
férrica, debido a que el hierro se transloca principalmente de la
raíz a los meristemos de crecimiento. A pesar de la disminución
de la concentración de clorofila, las hojas se desarrollan
normalmente, aunque con deficiencias muy severas; en las
hojas jóvenes pueden llegar a aparecer manchas cloróticas. En
estos casos, la división celular puede inhibirse y detenerse el
crecimiento de la hoja.
Manganeso (Mn) Forma de absorción. La raíz de la planta absorbe el magnesio
como Mn2+.
Funciones fisiológicas. El Mn se encuentra envuelto en los
procesos de oxidación-reducción en el sistema fotosintético del
trasporte de electrones. En el fotosistema II, interviene como un
puente entre el ATP y el complejo enzimático fosfoquinasa y
fosfotrasferasa.
Concentración foliar. La concentración de Mn en las hojas
varía de 10 a -50 mg kg-1 con base a materia seca de hojas
jóvenes.
Preparación de Soluciones Nutritivas
27
Sintomatología de deficiencia. Los síntomas de deficiencia
pueden aparecer en hojas medias, debido a la preferencia del
transporte del Mn desde la raíz a las hojas medias y no a las
jóvenes. Los signos de la deficiencia se manifiestan por una
clorosis internervial, que puede llegar a necrosarse.
Cobre (Cu) Forma de absorción. La absorción del cobre tiene lugar en
forma de Cu2+.
Funciones fisiológicas. Por su importancia en procesos
redox, es un nutrimento con características similares a las del
hierro. El Cu es un componente de la proteína del cloroplasto
denominada plastocinina, que toma parte en el sistema de
transporte de electrones en el fotosistema I y II; también
participa en el metabolismo de las proteínas y carbohidratos,
en la fijación del N atmosférico, y es un componente de las
enzimas (citocromo oxidasa, polifenol oxidas y ácido ascórbico
oxidasa), las cuales reducen el oxigeno molecular (O2), al
catalizar procesos de oxidación.
Concentración foliar. Las concentraciones óptimas oscilan
entre 6 y 15 mg kg-1 con base a materia seca, aunque, las
Preparación de Soluciones Nutritivas
28
plantas pueden soportar mayores concentraciones, si este
elemento se aplica como fungicida.
Sintomatología de deficiencia. El síntoma típico de
deficiencia es una clorosis intervenal, seguida de una necrosis
y un curvado de las hojas hacia el envés. Los síntomas se
manifiestan primero en las hojas jóvenes, en las cuales se
expresa la escasa distribución de cobre.
Zinc (Zn) Formas de absorción. El zinc se absorbe de forma activa
como Zn2+.
Funciones fisiológicas. Es fundamental en la síntesis de
auxinas, especialmente en la ruta metabólica del triptófano que
conduce a la formación del ácido indolacético. Las enzimas que
requieren zinc para su actividad, son: anhidrasa carbónica,
alcohol deshidrogenasa, algunas piridin nucleótido
deshidrogenas, glucosa-fosfato deshidrogenasa y triosafosfato
deshidrogenasa.
Concentración foliar. La concentración de Zn en hojas comple
Preparación de Soluciones Nutritivas
29
tamente desarrolladas, varía entre 15 y 50 mg kg-1 con base a
materia seca.
Sintomatología de deficiencia. Los signos característicos de
esta deficiencia son: el enanismo de la planta, el acortamiento
entre los nudos y la restricción del crecimiento de las hojas
(crecimiento de rosetas y hojas pequeñas en algunos cultivos),
además de la decoloración internervial en la parte media de la
planta, similar a la deficiencia de magnesio.
Boro (B)
Formas de absorción. La planta absorbe al B en forma de
ácido bórico y lo transporta desde la raíz, vía xilema, por un
proceso pasivo de transpiración.
Funciones metabólicas. La función más conocida del B es la
transportación de azúcares a través de la planta; también
participa en la síntesis del ácido giberélico y en el metabolismo
del ARN. El papel que desempeña el boro en la germinación
del polen y su viabilidad, es de gran importancia.
Concentración foliar. La concentración media oscila entre 30
y 40 mg kg-1 con base a materia seca.
Preparación de Soluciones Nutritivas
30
Sintomatología de deficiencia. Los síntomas de deficiencia se
presentan en los ápices y en las hojas jóvenes. La planta sufre
una detención del crecimiento. Los entrenudos se acortan, las
hojas se deforman y el diámetro de los pecíolos se incrementa.
Molibdeno Forma de absorción. Al molibdeno lo absorbe la planta en
forma activa, como anión molibdato (MoO42-).
Funciones fisiológicas. Su función parece estar relacionada
con las reacciones de transferencia de electrones. El Mo es
constituyente de las enzimas nitrato reductasa y nitrogenasa; la
primera, indispensable en la reducción de los nitratos, la
segunda, en la fijación biológica de nitrógeno.
Concentración foliar. Los contenidos de Mo en la planta
usualmente son menores de 1 mg kg-1 con base a materia
seca.
Sintomatología de deficiencia. Los síntomas de deficiencia se
manifiestan por una falta de vigor y achaparramiento de la
planta; en los cítricos, como una mancha amarilla.
Preparación de Soluciones Nutritivas
31
Solución Nutritiva Una solución nutritiva (SN) consta de agua con oxígeno y de
todos los nutrimentos esenciales en forma iónica y,
eventualmente, de algunos compuestos orgánicos tales como
los quelatos de fierro y de algún otro micronutrimento que
puede estar presente (Steiner, 1968). Una SN verdadera es
aquélla que contiene las especies químicas indicadas en la
solución, por lo que deben de coincidir con las que se
determinen mediante el análisis químico correspondiente
(Steiner, 1961).
La SN está regida por las leyes de la química inorgánica, ya
que tiene reacciones que conducen a la formación de
complejos y a la precipitación de los iones en ella, lo cual evita
que éstos estén disponibles para las raíces de las plantas (De
Rijck y Schrevens, 1998).
La pérdida por precipitación de una o varias formas iónicas de
los nutrimentos, puede ocasionar su deficiencia en la planta,
además de un desbalance en la relación mutua entre los iones.
Es esencial que la solución nutritiva tenga la proporción
adecuada, necesaria para que las plantas absorban los
Preparación de Soluciones Nutritivas
32
nutrimentos; en caso contrario, se producirá un desequilibrio
entre los nutrimentos, lo que dará lugar a excesos o déficit en
el medio de cultivo y afectará la producción (Rincón, 1997).
La selección de elementos nutritivos de una SN �universal� al
momento de la absorción por la planta, se puede explicar
desde un punto de vista fisiológico, al no variar el equilibrio
iónico de la SN durante el ciclo de cultivo; sin embargo, en una
producción comercial, la nutrición de los cultivos debe tomar en
cuenta aspectos técnicos y económicos. Desde un punto de
vista técnico, para que las plantas puedan obtener los máximos
rendimientos, la SN debe cubrir sus requerimientos
nutrimentales, de tal manera que se eviten deficiencias o el
consumo en exceso.
La planta no absorbe nutrimentos en la misma cantidad durante
el ciclo, ya que lo hace según la etapa fenológica y las
condiciones climáticas, por lo que el equilibrio iónico de la SN
se adapta al ritmo de absorción de la planta (Adams, 1994;
Rincón, 1997).
Preparación de Soluciones Nutritivas
33
Los parámetros que caracterizan la SN son: el pH, la presión
osmótica y las relaciones mutuas entre los aniones y los
cationes (Adams, 1994; Rincón, 1997).
El pH de la solución nutritiva El pH de la SN se determina por la concentración de los ácidos
y de las bases. El pH se define una vez que se establece la
proporción relativa de los aniones y los cationes, y la
concentración total de ellos en me L-1, lo cual significa que el
pH es una propiedad inherente de la composición química de la
SN y no puede cambiar independientemente (De Rijck y
Schrevens, 1998).
El pH apropiado de la SN para el desarrollo de los cultivos se
encuentra entre los valores 5.5 y 6.5; sin embargo, el pH de la
SN no es estático, ya que depende del CO2 en el ambiente, de
que la SN se encuentre en un contenedor cubierto o
descubierto, del ritmo de absorción nutrimental, de la fuente
nitrogenada utilizada, etc. Así por ejemplo, la SN de Steiner
contiene solamente N-NO3-, el cual ocasiona un pH
fisiológicamente alcalino; a medida que las plantas absorben el
N-NO3-, la SN tiende a alcalinizarse, debido a que a la
absorción del N-NO3- la acompaña una liberación de HCO3
- u
Preparación de Soluciones Nutritivas
34
OH-. Cuando se adiciona el N-NH4+ el pH se amortigua, ya que
al absoberlo el N-NH4+, al H+ lo liberan las raíces y la SN se
acidifica.
El pH de la SN se controla con el fin de neutralizar la presencia
de los bicarbonatos en el agua de riego, ya que estos iónes
producen un elevado pH, y un alto contenido de ellos en la
zona radical provoca la inmovilización del P, Mn y Fe (Rincón
(1997); además, con un alto pH en la SN, el Ca y el Mg pueden
precipitar con el HPO4 (De Rijck y Schrevens, 1998; Amiri y
Sattary, 2004).
El pH del agua de riego generalmente fluctúa entre 7.0 y 8.5.
Antes de preparar la SN, el pH del agua debe de estar a 5.5;
después de hacerlo, se mide nuevamente y se hacen los
ajustes necesarios, hasta que quede en 5.0; en caso de que
sea mayor a 5.5, nuevamente se añade un ácido fuerte. Para
bajar el pH se puede emplear un ácido comercial, por ejemplo,
ácido nítrico (HNO3), fosfórico (H3PO4) o sulfúrico (H2SO4), de
los cuales el sulfúrico es el de menor costo.
El pH está directamente relacionado con el contenido de HCO3-
y CO32- (Figura 1). Al neutralizar estas especies químicas
Preparación de Soluciones Nutritivas
35
mediante la aplicación de un ácido, el CO32- se transforma a
HCO3 - y el HCO3 - a H2CO3; este último, a su vez, se disocia
parcialmente en H2O y CO2, por lo que el ácido aplicado
transforma los CO32- y/o HCO3
- a CO2 el cual es un gas en su
estado natural, por lo que se volatiliza (De Rijck y Schrevens,
1997).
Normalmente las aguas contienen HCO3-, no CO3
2-; sin
embargo, cuando contienen este último, el pH es mayor de 8.2
(Figura 1). En la mayoría de las aguas sólo se neutraliza una
parte del HCO3- que contienen; para neutralizar todos los
HCO3- se reduce el pH más abajo de 4.5, lo cual no debe
hacerse, ya se provocan daños en la fisiología de la planta y en
la estructura física del sustrato (Casas, 1999), además de que
se incrementa bruscamente la CE (Figura 2). La cantidad de
ácido necesario para reducir el pH, se determina realizando las
curvas de neutralización.
En la figura 2 se indica la cantidad de ácido que se requiere
para transformar el HCO3- a H2O y CO2. Para neutralizar el
HCO3- con los H+ de un ácido, se adiciona una cantidad
equivalente de NO3- H2PO4
- o SO42-, según sea el ácido.
Preparación de Soluciones Nutritivas
36
Figura 1. Presencia de formas químicas de carbonatos, bicarbonatos y ácido carbónico en función del pH del agua.
Figura 2. Neutralización del agua con un ácido, y su influencia en la conductividad eléctrica. (Moreno, 1999) Cuando el contenido de HCO3
- es bajo (>2 me L-1), se puede
utilizar un ácido de cualquier tipo; pero si el contenido es
mayor de 8 me L-1, no puede utilizarse sólo un ácido, sino que
0
20
40
60
80
100
0 2 4 6 8 10 12pH
%
H2CO3 HCO3CO3
33.5
44.5
55.5
66.5
77.5
8
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6
me de ácido por litro de agua
pH
1.11.21.31.41.51.61.71.81.922.1
CE
dS m
-1
Preparación de Soluciones Nutritivas
37
generalmente se emplea una mezcla diácida o en ocasiones
triácida (HNO3, H3PO4 y H2SO4), en una relación tal, que
permita tener un balance apropiado entre los aniones (65:5:35)
al momento de preparar la SN (Parra et al., 2004).
A medida que se incrementa el pH, la solubilidad de los iones
disminuye, como es el caso del Ca, P y el Fe, por lo que es
conveniente la acidificación del agua con la que se prepare la
SN; de esta manera se evitan posibles precipitaciones y
posteriores obstrucciones del sistema de riego, si es por goteo.
Con el fin de proporcionar las mejores condiciones de
solubilidad, el pH debe mantenerse entre 5.0 y 6.0; en la
medida en que el incremento exceda de 6.5, existirán pérdidas
de estos nutrimentos por precipitación.
La forma química del P depende del pH de la SN. El H2PO4-
(ortofosfato monobásico) es el ión más móvil en la SN y en el
espacio libre aparente de las células de la raíz (Marschner,
1995). Cuando el pH es de 5.0, todo el fósforo se encuentra
disociado en la forma de H2PO4-; cuando es de 6.0, el 95 % de
este ión se encuentra soluble; pero si el pH es mayor a 6.5,
sólo será soluble menos del 70 % de este ión (Figura 3) (De
Preparación de Soluciones Nutritivas
38
Rijck y Schrevens, 1997). Por esta razón es importante
mantener el pH de la SN entre 5.0 y 6.0.
Figura 3. Presencia de formas químicas del fosfato, ácido fosforico, fosfato-monobásico y fosfato-dibásico, en función del pH de la solución nutritiva. La solubilidad de hierro (Fe) también tiene relación inversa con
el pH, pues al aumentar el pH, disminuye la disponibilidad de
Fe. Para favorecer su solubilidad y absorción se usa la forma
quelatada (Cadahia, 2005). Los quelatos más usados son: el
EDTA (Acido Etilén Diamino Tetra Acético), EDDHA (Acido
Etilén-Diamino Di-orto Hidroxifenil Acético) y DTPA (Acido
Dietilén Triamino Penta Acético). De éstos, el Fe quelatado con
EDDHA es el que más utiliza, al tener mayor rango de pH
Influencia del pH sobre la distribución de las especies de ortofosfatos en solución .
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 13 14
H3 PO4 H2 PO4- HPO4 2 - PO4 3-
pH
Preparación de Soluciones Nutritivas
39
(Figura 4), en la cual se muestran dos isómeros posicionales
del EDDHA, o,o= orto-orto y o,p= orto para.)
Figura 4. Diagramas de estabilidad de los quelatos férricos en
función del pH.
En algunas ocasiones es necesario incrementar el pH, para lo
cual se requiere incluir fertilizantes de reacción básica, como lo
son: el nitrato de calcio (Ca(NO3)2) o el de potasio (KNO3),
aunque también se puede utilizar el hidróxido de potasio
(KOH), el bicarbonato de potasio (KHCO3), hidróxido de sodio
(NaOH) o el bicarbonato de sodio (NaHCO3); estos últimos se
0
20
40
60
80
100
5 6 7 8 9 10 11
pH
% F
e qu
elat
ado
en s
oluc
ión
EDTA
DTPA
o,p EDDHA
o,o EDDHA
Preparación de Soluciones Nutritivas
40
deben evitar, en lo posible, debido a que el ión sodio, hasta
cierto punto, es un ión indeseable en la SN.
Presión osmótica La cantidad total de los iones de las sales disueltas en la SN
ejerce una fuerza llamada presión osmótica (PO); en la medida
que aumenta la cantidad de iones se incrementa esta presión.
La PO es una propiedad físico-química de las soluciones, la
cual depende de la cantidad de partículas o solutos disueltos.
En la medida que la PO es mayor, las plantas deben invertir
más energía para absorber el agua y los nutrimentos, por lo
cual la PO no debe elevarse (Asher y Edwards, 1983). La PO
apropiada para los cultivos depende de la especie y de la
variedad (Adams y Ho, 1992). En general, el tomate es una de
las especies hortícolas con capacidad para soportar mayor PO,
en cambio la lechuga es una de las que requiere menor PO. La
época del año (condición ambiental) influye en la PO de la SN
que pueden soportar las plantas: en el invierno éstas tienen
mejor desarrollo con alta PO que en el verano. La PO también
influye en la absorción de agua y de los nutrimentos, pues a
mayor PO, menor es la absorción; además, la absorción de
nutrimentos se ve afectada de manera diferencial: la absorción
de SO4 es más restringida que la de NO3 y H2PO4; el Ca más
Preparación de Soluciones Nutritivas
41
afectado que el Mg, y éste que el K, lo cual ocasiona un
desbalance de la SN (Steiner, 1973); este desbalance es un
factor que influye en la pudrición apical de los frutos (Adams y
Ho, 1992).
Una medida indirecta y empírica para determinar la PO de la
SN es la CE, que sirve para indicar la concentración total de
sales disueltas en el agua; para hacerlo, se multiplica la CE de
la SN por 0.36 (Rhoades, 1993); en cambio Steiner (1984)
calcula la presión osmótica de la SN multiplicando el número
total de mM por el factor 0.024; Sonnoveld (1997) sugiere la
siguiente ecuación para determinar la CE de una SN: CE = Σ
de cationes/10,
Esta ecuación es útil para valores de CE de 0 a 5 dS m-1,
rango en el que se encuentra la CE teórica de la SN.
El incremento de la CE por la adición de más macronutrimentos
a la solución nutritiva, restringe la extracción de agua por las
raíces, lo que propicia un aumento de azúcares en los frutos.
La CE en el agua de riego permite verificar la concentración
total de iones en la SN, detectar un mal funcionamiento en el
Preparación de Soluciones Nutritivas
42
equipo de inyección, errores eventuales en la preparación de
las soluciones madre y las variaciones en la composición del
agua de riego, que debe compararse mediante un análisis en el
laboratorio (Rincón, 1997).
El alto contenido de sales disueltas en la SN aumenta el efecto
osmótico y disminuye la disponibilidad de agua fácilmente
utilizable por la planta en el medio de cultivo, lo que afecta la
absorción de Ca y da lugar a la pudrición apical de los frutos
(Rincón, 1997).
Una alta presión osmótica de la SN induce a una deficiencia
hídrica de la planta y, además, ocasiona un desbalance
nutrimental, pues afecta principalmente a aquellos nutrimentos
que se mueven por flujo de masas, como el Ca2+ y el Mg2+,
los cuales se absorben en menor cantidad (Ehret y Ho, 1986);
también influye en la relación mutua de aniones en el interior
de la planta, ya que al aumentar la presión osmótica se
incrementa la proporción de H2PO4-, y en menor magnitud, la
del NO3- a expensas de los SO42-. Es de esperarse que, al
disminuir la presión en la SN, se presenten problemas en la
absorción del H2PO4-, se favorezca la absorción del agua por
las raíces y se limite la absorción de los iones que se mueven
Preparación de Soluciones Nutritivas
43
por difusión, como el P, K y el NH4+; mientras que las
soluciones nutritivas concentradas limitan la absorción de los
iones que se mueven por flujo de masas como el NO3, Ca y
Mg (Steiner, 1973; Sonneveld y Voogt, 1990).
Relación mutua entre aniones Este concepto que introdujo Steiner en 1961, se basa en la
relación mutua que existe entre los aniones NO3-, H2PO4- y
SO42-, y los cationes K+, Ca2+, Mg2+, con los cuales se
regula la SN. Tal relación no sólo consiste en la cantidad
absoluta de cada ión presente en la solución, sino en la
relación cuantitativa que guardan los iones entre sí, ya que de
existir una relación inadecuada entre ellos, puede disminuir el
rendimiento (Steiner, 1968).
La importancia del balance iónico comienza cuando las plantas
absorben los nutrimentos de la solución nutritiva
diferencialmente (Jones, 1997). La razón de esta variación se
debe a las diferentes necesidades de los cultivos (especie y
etapa de desarrollo) y la diversidad de condiciones
ambientales. La restricción de estos rangos, además de ser de
tipo fisiológico, es química, lo cual está determinado
principalmente por la solubilidad de los compuestos que se
Preparación de Soluciones Nutritivas
44
forman entre HPO42- y Ca2+, y SO4 2- y Ca2+. El límite de
solubilidad del producto de los iones fosfato y calcio es de 2.2
mmol L-1, y del producto entre el sulfato y el calcio, de 60 mmol
L-1 (Steiner, 1984).
Las plantas son selectivas al absorber nutrimentos, lo cual
significa que, a pesar de que la SN tenga una relación
determinada entre aniones y/o cationes, al suministrar una SN
de relación arbitraria entre iones, las plantas los tengan que
absorber en esa misma proporción. La relación original entre
iones en la SN, en circuitos cerrados, se modifica debido a la
absorción de nutrimentos por las plantas: generalmente se
incrementan los SO4 respecto a los NO3, y el Ca respecto al K;
sin embargo, la modificación de la SN no es siempre en el
mismo sentido, ya que depende también de las condiciones
ambientales y de la etapa de desarrollo.
El ambiente influye más en la absorción de SO42- que en la de
H2PO4- y NO3-; mientras que la absorción de Ca la afecta en
mayor medida que la de K y Mg, lo cual se debe a los
mecanismos de absorción de éstos últimos; el NO3, el H2PO4,
el K, y en menor proporción el Mg, las plantas los absorben en
forma activa, lo que significa que invierten energía metabólica
Preparación de Soluciones Nutritivas
45
para absorberlos, en cambio al Ca y en menor cantidad al SO4
2-, los asimilan mediante el flujo transpiratorio.
La planta absorbe mayor cantidad de agua que de nutrimentos,
lo cual propicia que la SN tienda a aumentar su concentración.
Además, los iones disueltos en la SN cambian su relación
mutua entre ellos debido a su absorción diferencial (Brun y
Chazelle, 1996). En este sentido, el sistema hidropónico influye
de manera decisiva en sistemas cerrados, donde la SN se
recicla, lo que es fundamental considerar, debido a que se
debe ajustar periódicamente la concentración y la relación
mutua entre los iones. En sistemas abiertos, debido a que la
SN no se recupera, es menos riguroso cuidar este aspecto; sin
embargo, debido a la absorción diferencial del agua respecto a
la de los iones minerales y entre los diversos iones, en estos
sistemas se van acumulando iones en forma diferencial, lo cual
puede ocasionar desbalance en la SN. El desbalance entre los
iones en la SN puede ocasionar antagonismo y/o precipitación
entre algunos de ellos. La acumulación de SO4 favorece la
precipitación de Ca. El incremento de la acumulación de Ca
provoca la pérdida por precipitación de SO4 y H2PO4.
Preparación de Soluciones Nutritivas
46
La acumulación de Mg, NH4 y K en la SN antagoniza con el
Ca, es decir, provoca en la planta deficiencia en la absorción.
Cualquiera de los factores que ocasionan deficiencia relativa de
Ca en la SN favorece la deficiencia de este elemento en la
planta, y particularmente la incidencia de la pudrición apical de
los frutos (Taylor y Locascio, 2004).
Relación mutua entre cationes Los cationes en la SN son el K, Ca y Mg; una parte del N se
puede incluir como NH4+, pero en concentraciones inferiores al
25 %.
La relación entre los cationes es de gran importancia, ya que
de no cuidar este aspecto, se pueden generar con relativa
facilidad deficiencias de algún cation, por lo que es importante
evitar no romper el balance entre ellos.
La relación mutua entre cationes varía en función de la etapa
de desarrollo de las plantas, lo cual implica que tienen
demanda diferencial. A partir de la importancia que el K tiene
en la etapa de producción de los frutos para favorecer su
calidad, en ocasiones se genera desbalance entre K con Ca y/o
Mg, al suministrar en la SN cantidades de K que superan 45 %
Preparación de Soluciones Nutritivas
47
de los cationes, lo cual provoca deficiencias de Mg y
principalmente de Ca.
Cuadro 3. Porcentajes mínimos y máximos que pueden presentar los aniones y cationes con respecto al total en la solución nutritiva, sin que estén en los límites fisiológicos o de precipitación.
Rango NO3- H2PO4
- SO4- K+ Ca2+ Mg2+ NH4
+
Mínimo 20 1.25 10 10 22.5 0.5 0
Máximo 80 10 70 65 62.5 40 15
En general, las SN que se utilizan para la producción de
cultivos constan de seis macronutrimentos esenciales: tres
cationes (K+, Ca2+, Mg2+) y tres aniones (NO3-, H2PO4
- y SO42-),
y en algunas soluciones NH4+ en pequeñas concentraciones.
Simplificando, la SN en seis macronutrimentos, sin tomar en
cuenta los iones H+, OH- y las posibles disociaciones del
H2PO4-, se tiene: [K+]+[Ca2+]+[Mg2+]+ [NH4
+] = [NO3-]+[H2PO4
-
]+[SO42-] = C. Donde C es la cantidad total de aniones y
cationes expresado en me L-1. Al dividir la cantidad de me L-1
de cada ión por la cantidad total de los me L-1 (sumatoria de
aniones y cationes), resulta la proporción de cada ion presente
en la solución. Si se tiene la proporción de dos aniones o dos
Preparación de Soluciones Nutritivas
48
cationes, se puede determinar la proporción del tercero (De
Rijck y Schrevens, 1998b).
Concentración de amonio en la solución nutritiva El N-NO3
- es la fuente de N más adecuada para la mayoría de
los cultivos y debe evitarse que sobrepase el 80 % de la suma
de los aniones en la solución nutritiva (Steiner, 1984); en
cambio el N-NH4+ solamente es adecuado para ciertos cultivos
adaptados a suelos ácidos, temperaturas frías o en condiciones
de inundación. Las altas concentraciones de NH4+ inducen
toxicidad en la planta, la cual se atribuye a la acidez de la zona
radical, a la acumulación de NH4+ y a la disminución en la
absorción de cationes (K, Ca y Mg), lo que provoca
desbalances en su interior. Además, las altas concentraciones
pueden causar pudrición apical del fruto (Havlin et al., 1999); la
presencia de 10 % de N-NH4+ y 90 % de N-NO3
- (expresado en
me L-1 en la SN), en general no causa ningún problema
(Steiner, 1984).
Jones (1997) señala que el porcentaje del ión NH4+ en la SN no
debe de exceder del 50 % del total del N. La mejor relación es
75 % N-NO3- y 25 % N-NH4
+, aunque este porcentaje depende
de la especie, de la etapa de desarrollo -especialmente durante
Preparación de Soluciones Nutritivas
49
la floración-, y del inicio de la fructificación, ya que se puede
causar una pudrición apical en los frutos de tomate; por este
motivo se sugiere que el N-NH4+ se incluya en la solución
nutritiva durante las etapas tempranas de crecimiento, y se
excluya durante la floración y la fructificación, aunque alguna
literatura recomienda utilizar relaciones NH4+/NO3
- para reducir
la concentración de NO3- en el fruto (Santamaría et al., 1997).
Hageman (1994) señala que las plantas jóvenes absorben el N-
NH4+ más rápidamente que el N-NO3
-. Lo anterior
probablemente se debe a que las plantas jóvenes no han
desarrollado aún la enzima nitrato-reductasa por lo cual toman
el N-NH4+. A este ión se le conoce como �la golosina� de las
plantas, porque la absorben aceleradamente, lo que propicia
la rápida recuperación de las plantas.
Kafkafi y Gernmore (1997) reportan que el efecto tóxico del
NH4+ se vuelve menos drástico en la medida que avanza la
etapa fenológica. La incorporación de NH4+ a la SN favorece el
desarrollo de frutos y semillas, por lo que el suministro de este
ión es más efectivo en la etapa de maduración.
Preparación de Soluciones Nutritivas
50
En general, el N-NH4+ no debe de exceder del 50 % del total
del N en la SN (Jones, 1997) y el N-NO3- el 80 % de la
sumatoria total de aniones (Steiner, 1984).
Temperatura de la solución nutritiva La temperatura de la SN influye en la absorción de agua y
nutrimentos. La temperatura óptima para la mayoría de las
plantas es de aproximadamente 22 °C; en la medida que la
temperatura disminuye, la absorción y asimilación de los
nutrimentos también lo hace (Cornillon, 1988). La baja
temperatura de la SN tiene mayor efecto en la absorción de
fósforo que en la de nitrógeno y agua (Adams, 1994). Con
temperaturas menores a 15 °C se presentan deficiencias
principalmente de calcio, fósforo y hierro (Moorby y Graves,
1980). La baja temperatura favorece la deficiencia de calcio y la
incidencia de pudrición apical de los frutos. Una de las causas
de menor absorción de algunos nutrimentos cuando la
temperatura de la SN es baja, se debe a que en esas
condiciones la endodermis de la raíz se suberiza, con lo cual se
reduce la permeabilidad y disminuye la absorción de agua y
nutrimentos (Graves, 1983).
Preparación de Soluciones Nutritivas
51
El control de la temperatura de la SN tiene poca importancia en
los lugares de clima templado. En las zonas o temporadas
frías, es conveniente tener un sistema de calefacción para
evitar temperaturas menores a 15 °C. La SN también debe
protegerse con la radiación directa de los rayos solares para
evitar su calentamiento, y alteración química y microbiológica
(Hothem et al., 2003). La temperatura de la SN debe
mantenerse lo más cercana posible a los 22 °C.
Contenido de oxígeno disuelto El agua, además de disolver las sales que corresponden a los
nutrimentos en forma natural, también lo hace con el oxígeno
que requieren las raíces. La temperatura de la SN tiene
relación directa con la cantidad de oxígeno que consumen las
plantas, e inversa con el oxígeno disuelto en ella. En la SN a 10
°C, la concentración de saturación es de 10.93; a 15 °C, de
10.2 ppm; a 25 °C, de 8.5 ppm; a 35 °C, de 7.1 ppm; a 45 °C,
de 6 ppm de oxígeno (Steiner, 1968; Vestergaard, 1984). A una
temperatura menor de 22 ºC, el oxígeno disuelto en la SN es
suficiente para abastecer la demanda de este nutrimento; sin
embargo, el requerimiento es pequeño debido a que se reduce
la velocidad de un buen número de procesos fisiológicos, entre
Preparación de Soluciones Nutritivas
52
ellos la respiración, lo que disminuye la absorción de agua y
nutrimentos y, por consiguiente, el crecimiento de la planta
(Morad, et al., 2000). A temperaturas mayores a 22 ºC las
condiciones son contrarias, pues la SN no satisface la gran
demanda de oxígeno debido a que, a mayor temperatura,
aumenta la difusión de este gas. Si la SN tiene altas
temperaturas, el crecimiento vegetativo se incrementa en una
magnitud mayor a la deseable y disminuye la fructificación
(Graves, 1980). La concentración de oxígeno en la SN también
depende de la demanda del cultivo: en la medida en que
aumenta el número de plantas, o cuando la actividad
fotosintética es mayor, se incrementa el requerimiento de
oxígeno (Gunes et al., 1998; Papadopoulous et al., 1999). La
disminución en la concentración de oxigeno inhibe la absorción
de todos los macronutrimentos, con excepción de los NO3-.
(Morard et al., 2000). Gislerod y Kempton (1983), señalan que
una concentración por debajo de los 3 ó 4 mg L-1 de oxigeno
disuelto produce una disminución del crecimiento radical y
cambia la raíz a un color pardo, lo que se puede considerar
como el primer síntoma de la falta del oxígeno.
El suministro de oxígeno en la SN se puede lograr mediante su
recirculación en los sistemas NFT, NGS y en los riegos por
Preparación de Soluciones Nutritivas
53
subirrigación en grava o tezontle. En los sistemas en flotación,
el suministro de oxigeno se puede aplicar mediante una bomba
de aire o un compresor. Es recomendable inyectar el aire en
varios puntos de la SN, con el fin de que la concentración de
oxígeno sea más homogénea.
Método universal de preparación de soluciones nutritivas
La formulación óptima de una SN depende de la especie y
variedad; del estado de desarrollo de la planta, la parte de la
planta que será cosechada, la época del año, la duración del
día y clima y, por supuesto, del método de cultivo. Debido a
esta gran variabilidad de factores, no es posible diseñar una
SN adecuada. Con base a lo anterior, Steiner estudió
sistemáticamente el efecto de las SN sobre el desarrollo de los
cultivos, para lo cual mezcló los nutrimentos de manera similar
a como se encuentran en las plantas en condiciones normales
de crecimiento. A continuación se expone la metodología
propuesta por Steiner.
La primera relación la constituyen los aniones NO3-, H2PO4
- y
SO42-; la segunda, la constituyen los cationes K+, Ca2+, y Mg2+.
Preparación de Soluciones Nutritivas
54
Estas relaciones están representadas en un triángulo equilátero
cuyos lados se dividen en 10 partes iguales, tanto para aniones
como para cationes (Figura 6).
Por ejemplo, en la figura 7 corresponden a la relación aniónica
de 60:5:35, en porcentajes. Para pasar de % a me L-1, se divide
entre cinco, así, esta relación corresponde a 12: 1: 7 de NO3-,
H2PO4- y SO4
2. En la figura 8, la relación en porcentajes es
35:45:20, que corresponde a 7: 9: 4 me L-1 de K+, Ca2+ y Mg2+.
Figura 5. Representación de las relaciones de aniones y cationes en un triángulo equilátero.
Preparación de Soluciones Nutritivas
55
Figura 6. Relación mutua entre los aniones, en la solución nutritiva universal de Steiner.
Figura 7. Relación mutua entre los cationes, en la solución nutritiva universal de Steiner.
Preparación de Soluciones Nutritivas
56
Si estos dos triángulos se colocan uno cubriendo al otro, como
se muestra en la figura 8, donde un círculo representa las
relaciones mutuas entre los aniones y una cruz las relaciones
mutuas de cationes, se desprende que cada punto de
intercepción corresponderá a una formulación diferente, debido
a la proporción de cada uno de los iones. Por suerte las
especies vegetales tienen una gran capacidad de adaptación al
medio en que se desarrollan, además, las plantas tienen una
gran capacidad para seleccionar la entrada de iones, en la
cantidad y proporción más adecuada para ellas.
Con la variación sistemática de los nutrimentos, dentro de un
amplio rango de relaciones mutuas entre aniones y cationes, se
pueden tener tantas soluciones nutritivas como la alta variación
de los nutrimentos en las diferentes especies vegetales. Del
total de soluciones que se han probado, algunas de ellas
presentaron problemas de tipo químico o fisiológico, lo cual ha
permitido marcar áreas donde un ión es limitante y otras donde
puede precipitar con otros (Figura 9).
Preparación de Soluciones Nutritivas
57
Figura 8. Relación mutua entre los aniones (círculo) y los cationes (cruz), en la solución nutritiva universal. Si se suministra al cultivo una SN con una relación iónica
extrema en la que algunos de los iones se encuentren en una
cantidad muy alta o muy baja, puede influir negativamente en la
producción. Lo más conveniente es suministrar al cultivo una
relación específica de acuerdo a sus propios requerimientos, lo
que es posible dentro de las grandes áreas de las relaciones
mutuas entre los iones. Estas áreas están dadas en la figura 9,
donde las líneas punteadas representan los límites fisiológicos
marcados por F (entre corchetes se menciona un compuesto
iónico en particular); esto indica la proporción mínima o máxima
en que la unión puede encontrarse en la solución, para el
desarrollo normal del cultivo. Fuera de estas líneas, las plantas
Preparación de Soluciones Nutritivas
58
no son capaces de absorber los iones en su propia relación
específica (nutrición desbalanceada con un crecimiento
anormal del cultivo). Es evidente que estas líneas no
representan límites estrictos.
Figura 9. Restricciones en relaciones iónicas equivalentes a 0.72 atm de presión osmótica y un pH de 6.5.
= Límites de precipitación F = Límites fisiológicos
K+ = 35 + Ca2+ = 45 Mg2+ =20
NO3- = 60 O H2PO4 -= 5 SO42- = 35
Preparación de Soluciones Nutritivas
59
Las líneas continuas marcadas por P, representan los límites
superiores de las cantidades de iones individuales en una
concentración total de iones de 0.72 atm (2 dS m-1 de CE), en
un pH de 6.5.
Por ejemplo, en la línea continua P, con un alto contenido de
SO4=, puede precipitar con Ca2+ como CaSO4. Es evidente que
esos límites son flexibles, dependiendo de la concentración
absoluta de ciertos iones, por ejemplo, al bajar la concentración
de iones totales a 0.5 atm, el límite superior para el Ca2+ y SO4=
vuelve a subir, lo que da una amplia área de relación en el
triángulo. En el caso contrario, cuando existe una alta
concentración de iones, por ejemplo, a 1.0 atm, los límites
superiores para el Ca2+ y SO4-- vuelven a subir, lo que da una
menor área de relación en el triángulo.
Lo mismo es válido para los límites superiores de P(CaHPO4)
respecto a la concentración total de iones. El CaHPO4 es
insoluble, sin embargo, a un pH de 5.0 en la solución es
altamente soluble; el fósforo, que está casi todo en forma de
H2PO4-, es altamente soluble en presencia de Ca2+. A un pH de
6.0, sólo alrededor del 10 % del fósforo está en forma de HPO4-
Preparación de Soluciones Nutritivas
60
-, y a un pH de 7.0, a más de 40 %. Esto significa que a los
valores más bajos de pH, en una solución sin precipitación de
CaHPO4 se puede tener una muy alta concentración de fósforo
y calcio.
Este método, además de controlar las relaciones nutrimentales,
permite definir la concentración iónica total y, por lo tanto, la
presión osmótica más adecuada para el cultivo.
El pH de la SN se controla titulando con un ácido o una base,
según su tendencia de acidez o alcalinidad, y en función del pH
que se pretenda. Mediante este método, puede definirse el pH
antes de preparar la solución nutritiva, al calcular los me L-1 de
cada nutrimento para obtener el pH deseado, con un margen
de error de ± 0.1, sin necesidad de agregar más H+ u OH-.
Al final, la solución nutritiva preparada con este método permite
controlar:
• La relación entre cationes
• La relación entre aniones
• El pH
Preparación de Soluciones Nutritivas
61
• La concentración iónica total y, por consiguiente, la
presión osmótica, para ajustarlas en función de cada
cultivo
Procedimiento de preparación Antes de iniciar con el procedimiento de preparación, existen
algunas consideraciones que es conveniente tomar en cuenta,
como la relación entre la cantidad de H2PO4- agregada a la SN
y la de iones OH- que debe añadirse para lograr cierto pH. De
acuerdo a la reacción.
H2PO4- + OH- ! " HPO4
-- + H2O,
La intensidad de ésta será menor a pH ácido. Entre mayor sea
el pH que se requiera, mayor será la cantidad de iones OH- que
se agreguen. En esta relación también se encuentra implícita
la relación existente entre el K+:Ca2+, por lo tanto, el pH
depende, en gran medida, de la proporción del H2PO4- y OH-,
la cual puede sufrir desplazamientos por la relación K+:Ca2+
(Figura 10).
Preparación de Soluciones Nutritivas
62
Figura 10. Dependencia de las curvas OH:H2PO4 a varios valores de pH en diferentes relaciones K: Ca. En la anterior figura, el pH está graficado contra la suma de
iones OH-expresada como un porcentaje de la cantidad de
H2PO4-, que se convierte en HPO4
= en la SN; las curvas están
dadas para siete distintas relaciones de K+ y Ca2+. Con ayuda
Preparación de Soluciones Nutritivas
63
de estas curvas es posible elaborar la SN deseada y realizar
los cambios para lograr el pH requerido.
Como ejemplo, se requiere una fórmula cuya relación mutua de
cationes K+: Ca2+: Mg2+ sea de 35: 45: 20 y una relación mutua
de NO3- : H2PO4
- : SO42- de 60: 5: 35, además, se considera
una concentración total de iones de 30 mg iones por litro, lo
que se traduce en una presión osmótica de (30 x 0.024 atm)
0.72 atm, a 20 ºC y un valor de pH 6.5.
Para lograr un pH de 6.5, se requiere de un OH- de 42 % del
contenido total de fósforo (Figura 11). En una solución
universal deseada, el fósforo es siempre el 5 % del contenido
total de iones, lo cual corresponde al 42 % los iones OH- de
2.100 iones OH- (42 x 5/100). Esta cantidad de iones OH- se
divide entre los cationes en la misma proporción, como la
relación mutua de cationes, ejemplo: 35: 45: 20. Esto produce
(2.1 x 0.35) 0.735 K+, (2.1 x 0.45) 0.945 Ca2+ y (2.1 x 0.20)
0.420 Mg2+ (total 2.100). En el siguiente cuadro se representa
la relación inicialmente propuesta, más los ajustes realizados
por el pH.
Preparación de Soluciones Nutritivas
64
Cuadro 4. Relación catiónica ajustada por el pH.
K+ Ca2+ Mg++ NO3- H2PO4
- SO42-
me L-1
Relación deseada
35
45
20
60
5
35
Exclusivo para pH
0.735
0.945
0.420
Para pH 6.5
35.735
45.945
20.420
60
5
35
Para obtener la concentración de iones totales de 30 iones mg,
los valores del cuadro 4 deben convertirse a iones mg, lo cual
se obtiene al dividir los me L-1 de cada ión entre su número de
oxidación, como se muestra en el cuadro 5.
Cuadro 5. Valores en mg relativos L-1 de cada nutrimento.
Iones
K+
Ca2+
Mg2+
NO3
-
H2PO4
-
SO4
2-
Total
mg L-
1 35.735 22.937 10.210 60.000 5.000 17.500 151.418
El total de 151.418 tiene que corresponder a 30 iones mg, lo
Preparación de Soluciones Nutritivas
65
cual se obtiene al multiplicar los mg relativos de cada ión, por el
valor obtenido de la relación 30/151.418 = 0.198, con lo que se
ajusta la concentración originalmente propuesta (Cuadro 6).
Cuadro 6. Valores obtenidos para una concentración de 30 mg de iones relativos L-1. Iones K+ Ca2+ Mg+2 NO3
- H2PO4- SO4
2- Total
mg L-
1
7.080 4.552 2.023 11.888 0.991 3.467 30.001
El resultado de cada ión (Cuadro 4) se trasforma a me L-1
(Cuadro 7), al multiplicarse por su respectivo número de
oxidación.
Cuadro 7. Miliequivalentes por L de cada nutrimento para constituir la solución nutritiva propuesta.
Iones K+ Ca2+ Mg+2 NO3- H2PO4
- SO4--
me L-1 7.080 9.103 4.046 11.888 0.991 6.934 Al disolver los iones en las concentraciones indicadas, se
obtiene una SN que satisface las siguientes condiciones:
Preparación de Soluciones Nutritivas
66
• Una relación mutua de cationes deseada
• Una relación mutua de aniones deseada
• Una concentración iónica deseada (30 mg ión relativo L-1)
• Un pH de 6.5 con una desviación de ± 0.1
Al tener las fuentes de nutrimentos, se calculan los me L-1 de
cada compuesto, hasta completar la concentración indicada
(Cuadro 4).
Cuadro 8. Miligramo por litro de cada compuesto, para obtener un miliequivante por litro de cada nutrimento.
K+
Ca2+
Mg2+
NO3
-
H2PO4
- SO4
-- Peso equivalente del compuesto
mg L-1 de compuesto
Fuente del nutrimento
me L-1
7.080
9.103
4.046
11.888
0.991
6.934
KH2PO4 MgSO4 .7H2O Ca(NO3)2.4H2O KNO3 K2SO4 KOH
0.991
2.785 2.888 0.416
9.103
4.046
9.103 2.785
0.991
4.046
2.888
136 123 118 101 87 56
134.776 497.658
1074.154 281.285 251.256 230296
En ocasiones, ciertas sales no están disponibles, entonces se
Preparación de Soluciones Nutritivas
67
pueden sustituir algunas fuentes, como se muestra en el
siguiente ejemplo: se utiliza el H3PO4, en lugar del KH2PO4.
Según el llenado del cuadro 6, primero se deben cubrir los
requerimientos de la SN (me L-1) con aquellos nutrimentos que
puedan administrarse con una fuente, sin que el ión
acompañante rebase lo que requiere la SN. Para el ejemplo
anterior se adicionan, primero, los 0.991 me de H2PO4;
enseguida se cubren totalmente los requerimientos de Mg2+
con el compuesto de MgSO4.H2O, debido a que existe sólo una
fuente de Mg. Al agregar 4.046 de Mg2+ también se adicionan
4.046 me de SO42=. Como se necesitan 6.934 me de SO4
2- y ya
se adicionaron 4.046, los 2.888 meq que faltan se agregan a
través de la fuente K2SO4. Debería continuarse adicionando K+,
sin embargo, como se tienen varias fuentes, se dificulta la
proporción en que debe adicionarse cada una, por lo que se
continúan suministrando los elementos que pueden
proporcionarse por una sola fuente.
El Ca2+ se adiciona con la fuente de Ca(NO3)2.4H2O. Al agregar
9.103 me L-1 de calcio, también se suministran 9.103 me de
NO3-. En este caso, el Ca2+ queda completo.
Preparación de Soluciones Nutritivas
68
Los requerimientos de NO3- son de 11.888 me y sólo se han
agregado 9.103 me, por lo que los 2.785 me que faltan, se
adicionan como KNO3. Mediante el KNO3 se adicionan los
2.785 me de K+, que sumados a los 2,888 me de K2SO4 se
tiene 5.673 me. Como se requieren 7.080 me en total, el K+ que
falta se adiciona como KOH en una cantidad de 1.407 me.
Cuadro 9. Cantidad en mg L-1 de cada compuesto para obtener los me L-1 de cada elemento.
Fuente de
nutrimentos
me L-1 de agua
---------------------------------------------------------
Peso
equivalente del compuesto
mg del
compuesto
K+
7.080 Ca++
9.103 Mg++
4.046 NO3-
11.888 H2PO4- 0.991
SO4=
6.934
H3PO4 0.991 32.66 32.37 MgSO4.7 H2O 4.046 4.046 123.0 497.65 Ca(NO3)2.4H2O 9.103 9.103 118.0 1075.33 KNO3 2.785 2.785 101.0 281.29 K2SO4 2.888 2.88 87.00 251.25 KOH 1.407 56.00 78.79
Con lo anterior se demuestra que al utilizar diferentes fuentes
de nutrimentos, es posible obtener la misma composición de la
solución nutritiva. Por supuesto, muchas otras combinaciones
de sales pueden alcanzar la misma composición en la solución
nutritiva.
Preparación de Soluciones Nutritivas
69
En la relación entre iones, las cantidades de sales se muestran
con tres decimales; sin embargo, esto sólo se realiza para
demostrar la manera exacta del cálculo. Después de multiplicar
las cantidades de sales con la cantidad de litros, las sales
pueden redondearse a miligramos enteros y a gramos; si
también se involucran instalaciones grandes o, incluso,
instalaciones a gran escala, se igualan a kilogramos.
Dependiendo de las condiciones climáticas y del estado
fenológico, se puede reprogramar la SN con las relaciones
mutuas de iones dadas, solamente a otra presión osmótica y
con otro valor de pH. Ejemplo: preparar una SN con una PO de
0.55 atm, que corresponde a 23 mg iones litro mg, con un pH
de 5.4.
Lo anterior puede calcularse con el siguiente procedimiento:
para obtener un cierto pH de acuerdo a la curva de la figura 11
y un pH de 5.4, se requiere de sólo un 8 % de OH- de la
concentración de fósforo. En la SN deseada, la concentración
de fósforo es siempre del 5 % respecto a la concentración de
los aniones totales; para que los iones OH- correspondan al 8
% de estas cantidades, se requiere 0.40 de iones OH-. La
cantidad de iones OH- ahora se divide entre los cationes en la
Preparación de Soluciones Nutritivas
70
misma proporción, como relación mutua de cationes. Ejemplo:
35: 45: 20, lo cual produce 0.14 de K+, + 0.18 de Ca2+ + 0.08
de Mg2+ = 0.40 iones de OH-.
Cuadro 10. Relación catiónica ajustada por el pH.
Iones K+ Ca2+ Mg2+ NO3
- H2PO4- SO4
2- me L-1 Relación deseada
35 45 20 60 5 35
Exclusivo para pH
0.14 0.18 0.08
Para pH 5.4
35.14 45.18 20.08 60 5 35
Para obtener la concentración de iones totales deseada de 23
iones mg, los valores del cuadro 10 tienen que convertirse en
iones mg, lo que se obtiene al dividir los me L-1 de cada ión
entre su número de oxidación (Cuadro 11).
Cuadro 11. Valores en mg relativos L-1 de cada nutrimento.
K+ Ca2+ Mg2+ NO3- H2PO4
- SO42- Total
mg L-1
35.14 22.59 10.04 60.00 5.000 17.50 150.27
Preparación de Soluciones Nutritivas
71
Debido a que el total de 150.27 tiene que corresponder a 23
iones mg, éstos se obtienen al multiplicar esta cantidad con el
valor obtenido de la relación 23/150.27, lo que da un factor de
0.1530, que a su vez se multiplica por los mg relativos a cada
ión y se ajusta a la concentración inicialmente propuesta
(Cuadro 12).
Cuadro 12. Valores obtenidos para una concentración de 23 mg L-1de iones relativos. Iones K+ Ca2+ Mg2+ NO3
- H2PO4- SO4
2- Total mg L-1 5.378 3.458 1.537 9.183 0.765 2.679 23.000
El resultado de cada ión, (Cuadro 12), al multiplicarse por su
respectivo número de oxidación, se trasforma a me L-1 (Cuadro
13).
Cuadro 13. Miliequivalentes por L de cada nutrimento para constituir la solución nutritiva propuesta.
Iones K+ Ca2+ Mg2+ NO3- H2PO4
- SO42-
me L-1 5.378 6.915 3.073 9.183 0.765 5.357
Preparación de Soluciones Nutritivas
72
Esta fórmula se calculó para la SN universal, a 23 iones mg por
litro y un pH de 5.4 ± 0.1, que puede convertirse en una dosis
para un compuesto, como sigue:
Cuadro 14. Miligramo por litro de cada compuesto, para obtener un miliequivante por litro de cada nutrimento.
K+
Ca2+
Mg2+
NO3
-
H2PO4
-
SO42-
Peso eq del compuesto.
mg L-1 de
compuesto
Fuente del nutrimento
me L-1
5.378
6.915
3.073
9.183
0.765
5.357
KH2PO4 MgSO4 .7H2O Ca(NO3)2.4H2O KNO3 K2SO4 KOH
0.765 2.768 2.284 0.061
6.915
3.073
6.915 2.268
0.765
3.073
2.284
136 123 118 101 87 56
104.040 377.979 615.970 220.068 198.708 3.416
Se asume una relación entre los cationes de K+ Ca2+: Mg2+=
50: 30:20, y para los aniones de NO3-: H2PO4
-: SO4- = 50:7: 43,
con una concentración total de iones de 20 iones mg por litro y
un pH de 6.0 ± - 0.1.
Se sigue el mismo procedimiento de los cálculos anteriores. En
la curva OH-: H2PO4- de la figura 11, la curva C (60:40) indica
Preparación de Soluciones Nutritivas
73
que para un pH de 6.0, se requiere un de 17 % de OH- del
contenido total de fósforo. En este ejemplo, el 75 % del
contenido total de aniones es la cantidad de 1.190 iones OH-.
Esta cantidad de iones OH- se divide entre los cationes, en la
misma proporción de la relación mutua de cationes, por
ejemplo: 50:30:20. Lo anterior produce 0.595 K+ y 0.238 Mg2+
(suma 1.190). Estas cantidades se adicionan a los cationes
originales (Cuadro 15).
Cuadro 15. Relación cátionica ajustada por el pH.
Iones K+ Ca2+ Mg2+ NO3
- H2PO4- SO4
2- me L-1
Relación deseada
50 30 20 50 7 43
Exclusivo para pH
0.595 0.357 0.238
Para pH 6.0
50.595 30.357 20.238 50 7 43
Para obtener la concentración de iones totales deseada de 20
iones mg, los valores arriba mencionados tienen que
convertirse a iones mg.
Preparación de Soluciones Nutritivas
74
Cuadro 16. Valores en mg relativos L-1 de cada nutrimento. Iones
K+
Ca2+
Mg2+
NO3
-
H2PO4
-
SO4
2-
Total
mg L-
1 50.595 15.179 10.119 50.000 7.000 21.500 154.393
El total de 154.393 tiene que corresponder a 20 iones mg, que
se obtienen al multiplicar el valor obtenido de la relación
20/154.393, por los mg relativos de cada ión, para luego ajustar
la concentración inicial.
Cuadro 17. Valores obtenidos para una concentración de 20 mg L-1 de iones relativos.
K+ Ca2+ Mg2+ NO3- H2PO4
- SO42- Total
Iones mg L-
1
6.554 1.966 1.311 4.477 0.907 2.785 20.000
me L-
1 6.554 3.932 2.622 6.477 0.907 5.570
Esta fórmula se calculó para una solución nutritiva (sin ser la
composición de la solución nutritiva universal) a 20 iones mg
por litro, a un pH de 6.0 +/- 0.1, puede obtenerse de la manera
siguiente:
Preparación de Soluciones Nutritivas
75
Cuadro 18. Miligramo por litro de cada compuesto para obtener un miliequivante por litro de cada nutrimento.
K+
Ca2+
Mg2+
NO3
-
H2PO4
-
SO4--
Peso eq del compuesto.
mg L-1 de
compuesto
me L-1
Fuente del nutrimento
6.554
3.932
2.622
6.477
0.907
5.570
KH2PO4 MgSO4 .7H2O Ca(NO3)2.4H2O KNO3 K2SO4 KOH
0.907 2.545 2.948 0.154
3.932
2.622
3.932 2.545
0.907
2.632
2.948
136 123 118 101 87 56
123.352 322.506 463.976 257.045 256.476
8.624
Se puede obtener una relación mutua deseada entre los iones,
sólo si están totalmente disociados en la solución y sin algún
precipitado presente. Si, por ejemplo, las concentraciones de
calcio y sulfato son altas, éstos se precipitan como CaSO4. La
relación mutua entre Ca2+, K+ y Mg2+ cambia si algún Ca2+
desaparece de la solución. El mismo principio es válido para la
relación mutua de aniones, cuando algún SO42- desaparece de
la solución. Generalmente se puede decir que si la
Preparación de Soluciones Nutritivas
76
concentración de iones totales es muy alta en una solución
normal, sólo se precipitan el CaSO4 y el CaHPO4.
La precipitación de cualquier composición, independientemente
del pH, puede calcularse fácilmente: si la combinación con un
producto de los iones Mg2+, Ca2+ y SO42- por litro es mayor que
60, entonces se forma un precipitado de CaSO4; si la
combinación con un producto de los iones Mg2+, Ca2+ y HPO4--
por litro es mayor que 2.2, da un precipitado de CaHPO4. La
cantidad de HPO4-- del contenido de fósforo total está dada
para cualquier pH, y fácilmente se puede calcular cuanto el
fósforo está presente como HPO42-.
Cuando se utiliza agua completamente desmineralizada, los
procedimientos anteriores son válidos para cualquier
composición de una solución nutritiva. Si se utiliza otro tipo de
agua, se debe tomar en cuenta el contenido de iones.
En la solución nutritiva universal, el nitrógeno está presente en
forma de NO3- debido a que los iones NH4
+ en una solución
nutritiva, son más o menos tóxicos para algunas plantas
(Steiner, 1968).
Preparación de Soluciones Nutritivas
77
En el suelo se puede suministrar iones NH4+; una gran parte se
fija, mientras que otra queda disponible para las raíces de las
plantas, y otra más, por nitrificación, vuelve a transformarse
gradualmente a NO3.
Si el pH de la solución nutritiva tiende a incrementarse
(influenciado por ciertas sustancias o por las mismas plantas),
se recomienda no suministrar más del 10 % del N total en
forma de NH4+.
Micronutrimentos
En ocasiones, los problemas nutricionales de las plantas se
agudizan debido a la falta de algún micronutrimento; sin
embargo, los mayores problemas surgen cuando, después de
detectar alguna deficiencia de ciertos micronutrimentos, se
aplica una alta concentración de éstos en la SN, especialmente
el cobre (Cu), que en una concentración por encima de 0.1 mg
por litro (0 1.05 µmol L-1), puede ser muy tóxico para algunas
plantas. En el siguiente cuadro se indican las concentraciones
generales para un litro de una SN.
Preparación de Soluciones Nutritivas
78
Cuadro 19. Concentración general de los micronutrimentos en la solución nutritiva
Micronutrimento
µmol L-1
mg L-1
Fe Mn Zn B Cu Mo
9 � 36 4 � 36 1.5 � 9 19 � 56 0.2 � 1 0.4 � 0.6
0.5 � 2.0 0.2 � 0.2 0.1 � 0.6 0.2 � 0.06 0.01 � 0.06 0.04 � 0.06
Todos los elementos, exceptuando al Fe (quelato) y el B (ácido
Bórico), se adicionan en forma de sales inorgánicas. Hasta
1951, el hierro fue el cuello de botella debido a su alta
insolubilidad. En ese año que se introdujeron los quelatos de
Fe (EDTA). Desde entonces este compuesto está en uso,
aunque existen otros mejores como el EDDHA (Cadahia,
2005).
Preparación de Soluciones Nutritivas
79
Cuadro 20. Composición para preparar los mg L-1 de los
micronutrimentos.
Compuesto Peso
mol
Mg
L-1
Elemento Peso
mol
mg L-
1
µmol/l
FeNaEDTA
(13.3% Fe*) 421 10 Fe 36 1.33 23.8
MgSO4 .4H2O 223 2,5 Mn 55 0.62 11.2
ZnSO4.7H2O 287 0.5 Zn 65.5 0.11 1.7
H3BO3 61.8 2.5 B 10,8 0.14 40.5
CuSO4.5H2O 250 0,08 Cu 63.5 0.020 0.32
Na2MoO4.2H2O 242 0.12 Mo 96 0.048 0.50
* En en los compuestos comerciales, el porcentaje puede ser diferente.
Preparación de una solución de fierro En el caso del fierro (Fe), éste debe agregarse a la solución
como quelato, para lo cual se puede utilizar el producto
denominado Sequestrene®, que es Fe-EDTA con Fe al 10 %.
La solución patrón de Fe-EDTA se prepara disolviendo 10 g de
"Sequestrene" en un litro de agua. Esta solución patrón de Fe
Preparación de Soluciones Nutritivas
80
se utiliza para la solución final a razón de 1 a 3 mL L-1. En caso
de no contar con el producto, se recomienda el siguiente
procedimiento:
a) Disolver 89 g de EDTA, sin sodio, en 900 ml de agua de
NaOH 1N.
b) Disolver 83.4 g de FeSO4* 7H2O en 300 ml de agua. Agregar
la sal de EDTA al total de la sal de hierro y mezclarlo en
recipiente oscuro, hasta que la solución adquiera un color café
cristalino. Inmediatamente después se afora o completa un
volumen de tres litros. Al agregar a la solución de Fe-EDTA un
mL por cada dos litros de solución nutritiva al final se obtiene
una concentración de Fe de 2.8 ppm.
Otra forma de preparar la solución de Fe es:
Reactivo A.
� Disolver 26.2 g de EDTA en aproximadamente 500 mL de
agua caliente (cerca de 70 ºC), mientras que previamente se
disuelven 281.6 ó 284.4 mL de NaOH 1 N.
Reactivo B.
Preparación de Soluciones Nutritivas
81
� Disolver 24.9 g de FeSO4 x 7H2O o 17.8 g de FeCI2 * 4H20 en
aproximadamente 300 mL de agua caliente (cerca de 70 °C),
que contienen 4 mL de H2SO4 1 N o de HCI.
� Mezclar los reactivos A y B, agregarles agua hasta 950 mL y
oxigenarlos con una bomba durante 12 horas.
La concentración de Fe en esta solución es de 5000 ppm ó
5000 mg de Fe por litro.
Preparación de las soluciones nutritivas con fines comerciales La formulación de las soluciones nutritivas es la adecuación del
pH y del contenido de nutrimentos en el agua de riego, con la
finalidad de alimentar adecuadamente al cultivo. Los
fertilizantes comerciales aportan los nutrimentos de tal manera,
que guarden una relación entre ellos en función de los
requerimientos del cultivo y de la concentración iónica total,
determina por la conductividad eléctrica. El pH de las
soluciones indica las características que tienen.
Unidades de concentración de la solución nutritiva Estas unidades pueden ser diferentes, según sea el uso y la
costumbre de cada país. En países como EE.UU e Inglaterra
se suelen utilizar mg L-1, mientras que en Holanda las unidades
Preparación de Soluciones Nutritivas
82
de concentración más frecuentes son los mmol L-1. Si se quiere
conocer el valor en me L-1, se dividen los mg L-1 por el peso
equivalente del ión. Antes de seguir con estas unidades de
concentración, es conveniente familiarizarse con algunos
términos que comúnmente se emplean para evitar confusiones
al momento de su preparación.
Peso atómico (PA). Es lo masa promedio que en forma natural
ocurre en la naturaleza. Se expresa en unidades de masa
atómica. La unidad de masa atómica es la masa de un átomo
de H (aproximadamente 1.008). Por ejemplo, el peso atómico
del N es 14, el del P es 31 y el del K es 39.
Peso molecular (PM). Es la suma de los pesos atómicos que
componen a un ión o molécula. Por ejemplo, el PM del
KMnO4
PM= 39 + 54.9 + (16x4)=157.9.
Peso equivalente (PE). Es la suma de los pesos atómicos de
un ion o compuesto. Se expresa en gramos. Cuando se trata
de nutrimentos o compuestos en los cuales existen iones de
más de una valencia (carga 2+, 3+, 2- ó 3-), se debe dividir el
peso total entre el número relativo (sin carga) de la valencia en
Preparación de Soluciones Nutritivas
83
juego. En el cuadro siguiente se muestran los elementos
esenciales para las plantas y sus principales formas iónicas de
absorción.
Cuadro 21. Peso atómico y forma ionica de absorción de los elementos esenciales para las plantas. Elemento químico
Símbolo químico
Peso atómico
Forma iónica
Peso del ión
Peso equivalente
Nitrógeno N
14 NH4+
NO3-
18 62
18 62
Fósforo P 31 H2PO4- 97 97
Potasio K 39 K+ 39 39 Calcio Ca 40 Ca++ 40 20 Magnesio Mg 24 Mg++ 24 12 Azufre S 32 SO4
= 96 48 Hierro Fe 56 Fe= 56 28 Manganeso Mn 55 Mn= 55 27.5 Zinc Zn 65.5 Zn= 65.5 32.75 Boro B 11 B407
= 155 77.5 Cobre Cu 64 Cu++ 64 32 Molibdeno Mo 96 MoO4
= 160 80 Carbono C 12 HCO3-
CO3=
61 60
61 30
Cloro Cl 35.5 Cl- 35.5 35.5 Sodio Na 23 Na+ 23 23 Oxígeno O 16 Esta con otros iones Hidrógeno H 1 Esta con otros iones
Preparación de Soluciones Nutritivas
84
Se describen a continuación algunos ejemplos:
El peso atómico del KNO3 es 101. Este número es el resultado
de sumar el peso atómico del K (39), N (14) y O3 (16x3) = 101.
En este caso el K presenta una carga +1, por lo tanto, el peso
equivalente es igual a 101/1 =101.
El peso atómico del Ca(NO3)2 x 5H20 es la suma del nitrato de
calcio (64) y de las cinco moléculas de agua de hidratación
(90), lo que da un total de 254. De la fórmula Ca(NO3)2 se
deduce que el Ca debe tener carga 2+ para poder balancear las
dos cargas negativas de los dos iónes NO3,, por lo tanto, el
peso equivalente de Ca(N03);x 5H20 es 254/2=127.
Miliequivalentes por litro (me L-1). Es el número de
miliequivalentes contenido en un litro de agua o solvente.
Ejemplo: El peso equivalente y peso molecular del KNO3 es de
101.1 g, por lo tanto, al pesar 101.1 mg de KNO3 y disolverlos
en1000 mL , se tiene una solución con un me L-1 de KNO3.
Preparación de Soluciones Nutritivas
85
Molar (M). El peso molecular expresado en gramos está
contenido en un litro de agua o solvente. Cuando se considera
la fracción dividida en mil partes, se dice que la solución es
milimolar (mM).
Normal (N). En un litro de agua o solvente se disuelve el peso
equivalente expresado en gramos del elemento, ión o
compuesto. Otra forma de definir este concepto, es la
disolución del peso molecular dividido entre el número de
valencias de los iones integrantes de la sustancia, ión o átomo.
Partes por millón (ppm). En el caso de las soluciones nutritivas,
se mezclan porciones de un elemento o compuesto en un
millón de partes del solvente que comúnmente es agua.
Expresiones equivalentes a ppm son mg L-1 ó mg kg-1.
Calidad del agua para la solución nutritiva El análisis químico del agua es un pre-requisito para determinar
las cantidades y tipos de fertilizantes que se deben utilizar en la
preparación de la SN, ya que según sus propiedades químicas,
se realizan los ajustes necesarios para que la SN tenga un
adecuado pH, contenido de sales, PO y balance entre los
Preparación de Soluciones Nutritivas
86
iones. Las principales propiedades del agua que se deben
tomar en cuenta para la preparación de la SN, son las
siguientes: el pH, las sales disueltas, (aniones, cationes,
micronutrimentos y los elementos tóxicos).
El pH del agua no representa una gran restricción, debido a
que puede ajustarse al valor deseado (pH de 5.5) mediante el
uso de ácidos.
Contenido de sales disueltas El contenido de sales disueltas expresado por la CE es un
parámetro de la calidad del agua agrícola, de manera que un
agua con una CE >2.25 dS m-1 no se recomienda para usarse
en la agricultura, (Ayers y Westcot, 1987). Sin embargo, para
los cultivos sin suelo, esta agua sí puede utilizarse, pero debe
de ser de acuerdo a la tolerancia especifica de cada cultivo, ya
que al preparar la SN, con los fertilizantes se incrementa aún
más la CE, por lo que se debe evitar incrementar
excesivamente el contenido de sales con los fertilizantes, y
buscar un balance entre los iones. La calidad del agua
depende, en parte, del contenido de iones, los cuales se
describen a continuación:
Preparación de Soluciones Nutritivas
87
Aniones
Carbonatos
La presencia de carbonatos está restringida a aguas con pH
mayor a 8.2; cuando así ocurre, este anión debe neutralizarse
con un ácido fuerte para así transformarlo a bicarbonato.
Bicarbonatos
Es normal que el agua natural contenga este anión, puesto que
existe al pH que normalmente se encuentra el agua. Lo más
importante no es su existencia, sino su contenido, de manera
que la cantidad de bicarbonatos, y los carbonatos que se
transforman a bicarbonatos deben neutralizarse en una
proporción que permita lograr un pH de 5.5 ó incluso de 5.0. En
estas condiciones aún existe una fracción de bicarbonatos, la
cual sirve para amortiguar el cambio de pH. Este
amortiguamiento es todavía más eficiente cuando el pH baja
hasta 5.0, debido a que permite neutralizar parte de los iones
OH- y HCO3- liberados a la SN por la planta.
Sulfatos
Cuando los sulfatos en el agua son superiores a 7 me L-1, no se
recomienda utilizar fertilizantes (o ácidos) azufrados, además
Preparación de Soluciones Nutritivas
88
de que debe tenerse mucho cuidado con la concentración de
calcio, debido a que puede precipitarse como CaSO4 cuando el
producto de dos iones supere al valor de 60 mM L-1.
Cloruros
La cantidad del ion Cl en la SN debe ser acorde a la tolerancia
espécifica de los cultivos, ya que es tóxico para muchos de
ellos, además de que al absorberse, se inhibe la del NO3- y del
H2PO4-. Si el agua tiene un contenido menor a 3 me L-1 de Cl-,
se considera que es de buena calidad, pero si tiene contenidos
mayores, se deben utilizar cultivos tolerantes.
Nitratos
Generalmente el contenido de NO3- en el agua es muy bajo,
por lo que no representa restricción, pero en caso de que fuera
elevado, significaría un ahorro de fertilizantes, como en el caso
de las aguas residuales tratadas.
Cationes
Calcio
Por lo general se debe añadir este ión como fertilizante, a
menos que supere los requerimientos de la propia SN; también
Preparación de Soluciones Nutritivas
89
se puede añadir cuando sea necesario balancear los cationes
K y Mg.
Magnesio
A las aguas que contienen menos de 3 me L-1, por lo general
se les debe adicionar una porción de Mg como fertilizante.
Cuando el contenido es mayor a 5 me L-1, no se requiere
aplicar este ión a la SN, pero debe tomarse en cuenta su
contenido para realizar el balance entre los demás cationes.
Sodio
El sodio no es un elemento esencial para la nutrición de las
plantas. Si el contenido de Na es mayor de 5 me L-1, el uso del
agua debe ser más cuidadoso, para evitar el antagonismo con
los demás cationes, sobre todo con los cultivos sensibles a
este ión, como el chicharo, fríjol ejotero, lechuga, entre otros.
En cultivos y cultivares con mayor tolerancia a Na y a la
salinidad, como el tomate, el chile y el pepino, puede usarse
agua con mayores niveles de Na, cuidando siempre la relación
entre los cationes (K, Ca y Mg) y el PO.
Potasio
Por lo general, las aguas del subsuelo difícilmente contienen
Preparación de Soluciones Nutritivas
90
cantidades suficientes de K, por lo que siempre deben utilizarse
una o varias fuentes de fertilizante para aportar este
nutrimento. El aporte del agua debe tomarse en cuenta para
realizar el balance y determinar la cantidad de K a aplicar.
Micronutrimentos Las aguas normalmente contienen Fe, Mn, Zn, Cu, B y Mo, por
lo que es necesario tomar en cuenta este aporte, para restarlo
de la cantidad que requiera la SN. En algunas aguas, es común
encontrar un contenido suficiente de Mo, B y Cu, según la
demanda de los cultivos. Por esta razón no es necesario
aplicarlos como fertilizantes, aunque debe tomarse en cuenta el
aporte de cada micronutrimento para realizar el ajuste al
momento de preparar la SN.
Elementos tóxicos
Cuando en el agua existe algún contenido excesivo de los
elementos considerados fitótoxicos, como el Cl, el Na y el B,
los cuales a concentraciones mayores a 5 mg L-1 pueden ser
tóxicos para algunos cultivos, también aparecen otros
elementos como el arsénico (As), el berilio (Be), el cadmio
(Cd), el cobalto (Co), el cromo (Cr), el litio (Li), el plomo (Pb) y
el selenio (Se), que a concentraciones superiores de 0.10,
Preparación de Soluciones Nutritivas
91
0.10, 0.01, 0.05, 0.10, 2.50, 5.00 y 0.20 mg L-1,
respectivamente, pueden tener efectos negativos en los
cultivos (Ayers y Westcot, 1987). Lo anterior se resume en el
siguiente cuadro.
Cuadro 22. Interpretación y niveles críticos de los parámetros de calidad del agua de riego
Tipo de riesgo Tipo de riesgo Variables Nulo Medio Alto Variables Nulo Medio Alto
Salinización Toxicidad CE (dS m-1) 0.75 0.75-3.0 >3.0 Cobre (mg L-1) - - >0.2 TDS (mg L-1) <480 480-1920 >1920 Cromo (mg L-1) - - >0.1
pH - 6.5-8.4 Fluor (mg L-1) - - >1.0 TOXICIDAD Hierro (mg L-1) - - >5.0
RAS < 3 3-9 >9 Litio (mg L-1) - - >2.5 Cloruros (me L-1) < 2 2-10 >10 Manganeso (mg L-1) - - >0.2 Cloruros (mg L-1) < 70 70-345 >345 Molibdeno (mg L-1) - - >0.01 Boro (mg L-1) < 1 1-2 >2 Níquel (mg L-1) - - >0.2 Aluminio (mg L-1) - - >5 Plomo (mg L-1) - . >0.1 Arsénico (mg L-1) - - >0.1 Selenio (mg L-1) - - >0.2 Berilio (mg L-1) - - >0.1 Vanadio (mg L-1) - - >0.1 Cadmio (mg L-1) - - >0.01 NH4+ (mg L-1) <10 10-40 >40 Zinc (mg L-1) - - >2.0 NO3- (mg L-1) <50 50-150 >150 Cobalto (mg L-1) - - >0.05 HCO3- (meq/lt) <1.5 1.85-8.5 >8.5
Preparación de Soluciones Nutritivas
92
Fertilizantes comerciales
Los fertilizantes, ya sean sólidos o líquidos, tienen la finalidad
de proporcionar a las plantas los nutrimentos necesarios para
su desarrollo. Los fertilizantes que se utilizan para preparar las
SN, deben ser altamente solubles. El conocimiento de sus
características (solubilidad, pureza, reacción, incremento en la
CE y costo), son de vital importancia para la preparación de las
SN.
En el cuadro 20 se muestran algunas características de los
fertilizantes que más se utilizan para preparar las SN; el
cálculo de los fertilizantes necesarios para prepararlas, se
puede realizar en dos etapas: la primera consiste en calcular la
composición de los macronutrimentos a partir de su pureza y
de la consideración de que los fertilizantes aportan siempre dos
a más componentes (catión y anión); la segunda se refiere a la
preparación de la solución, la cual es fácil de calcular, debido a
que los componentes de los micronutrimentos no afectan, en
absoluto, a la composición de los macronutrimentos (Cadahía,
2005).
En los siguientes cuadros se indica la cantidad me que aporta
Preparación de Soluciones Nutritivas
93
un gramo de fertilizante, y la densidad y pureza de los
diferentes ácidos que se utilizan como fertilizantes.
Cuadro 23. Fertilizantes de uso común en la preparación de soluciones nutritivas.
Fuente: Cadahia, 2005.
Fertilizante Fórmula Riqueza (%)
Peso molécular
Peso equivalente
Efecto sobre la acidez
Solubilidad g L-1
Nitrato de calcio Ca(NO3)2 4H2O 15.5N, 19 Ca 236 118 Básico 1020 Nitrato de potásio KNO3 13 N, 38 K 101 101 Básico 130 Nitrato de amonio NH4NO3 35 N 80.0 80 Ácido 1180 Nitrato de magnesio Mg(NO3)2.6H2O 11N, 9 Mg 256.3 128.2 Neutro 420 Fosfato monopotásico KH2PO4 23 P, 28 K 136.1 136.1 Básico 330
Fosfato monoamónico NH4H2PO4 27 P, 12 N 115.0 115 Acido 230
Sulfato de potásio K2SO4 45 K, 18 S 174.3 87.2 Neutro 70 Cloruro de potasio KCl 52 k, 48 Cl 74.6 74.6 Neutro 35 Sulfato de magnesio MgSO4.7H2O 10 Mg, 13 S 246.3 123.2 Neutro 710 Sulfato de amonio (NH4)2SO4 20 N, 24 S 132.0 66 Muy ácido 710 Sulfato de manganeso MnSO4.H2O 32 Mn 169.0
Sulfato de zinc ZnSO4.7H2O 23 Zn 287.5 Bórax Na2B4O7.10 H2O 11 B 381.2
Sulfato de cobre CuSO4..5 H2O 25 Cu 249.7 Molibdato amónico (NH4)6 Mo7O24 58 Mo 1163.3 Molibdato sódico NaMoO4.2H2O 40 Mo 241.9 Quelato de hierro Fe-EDTA 13 Fe (430) Quelato de hierro Fe-DTPA 9 Fe (621) Quelato de hierro Fe-DTPA 7 Fe (799) Quelato de hierro Fe-DTPA 6 Fe (932) Quelato de hierro Fe-EDDHA 5 Fe (118) Quelato de hierro Fe-EDDHA 6 Fe (932) Bicarbonato potásico KHCO3 39 K 100.1 Hidróxido de calcio Ca(OH)2 54 Ca 74.1 Básico
Preparación de Soluciones Nutritivas
94
Cuadro 24. Densidad y riqueza de los ácidos que se utilizan como fertilizantes, en la preparación de las soluciones nutritivas.
Riqueza del ácido (%) Densidad
g L-1 HNO3 H2PO4 H2SO4 HCl
1.10 15 20 1.20 33 34 24 40 1.23 37 1.25 37 1.30 48 46 39 1.37 59 1.40 65 58 50 1.50 95 69 1.58 75 1.60 77 69 1.70 86 77 1.84 98
Fuente. Martínez y García, 1993.
Preparación de Soluciones Nutritivas
95
Cuadro 25. Aporte iónico en milequivantes por gramo de algunos fertilizantes comunes que se utilizan en la Región Lagunera de Coahuila y Durango.
me g-1
Fertilizantes %
NO3-
H2PO4-
SO42-
K+
Ca2+
Mg2+
NH4+
Ca(NO3)2
NO3- = 14.5 NH4+ = 1 CaO = 19
10.35
6.78
0.71
NH4NO3
NO3- = 17.5 NH4+ = 17.5
12.32
12.32
NPK
NO3- = 13 P2O5 = 2 K2O = 44
9.28
0.28
9.34
NKS
NO3- = 12 K2O = 45 S = 1.3
8.57
0.40
9.46
NH4SO4
NO3- =18.3 K2O = 2.5 S04 = 21.5
6.71
0.52
13.07
K2SO4
K2O = 50 SO4 = 54.1
11.27
10.61
MgSO4
MgO = 10 S = 13
4.06
5
KH2PO4
K2O = 28 P2O5 = 23
3.24
5.94
HNO3
% = 55 Θ = 1.35
0.083
H3PO4 % =85.3 Θ = 1.71
0.067
H2SO4 % = 70 Θ = 1.85
0.075
Preparación de Soluciones Nutritivas
96
• Si se desea en milimoles, se dividen los me entre el número de
valencia.
Factores de conversión Forma Multiplicar por Para
obtener K2O 0.82 K+ P2O5 1.36 H2PO4
- MgO 0.6 Mg2+ CaO 0.71 Ca 2+ S 1.5 SO4
2- Cada fertilizante contribuye, de manera diferencial, a
incrementar la CE de la solución nutritiva. La CE de la solución
depende de los iones, al disolverse los fertilizantes. La
magnitud de esta contribución obedecerá a las características
específicas de cada ión y a la proporción que éste tenga en la
solución. Tener esta información es de utilidad, ya que orienta
sobre la contribución de cada fertilizante respecto a la salinidad
total. En el siguiente cuadro se muestran los incrementos de la
CE de diferentes fertilizantes.
Preparación de Soluciones Nutritivas
97
Cuadro 26. Conductividad eléctrica al disolver 0.5 g de fertilizante comercial en un litro de agua destilada.
Fuente: Alarcón (2000)
Es importante recordar que un incremento en la CE de la SN
afecta la absorción y el transporte de nutrimentos en la planta,
lo que repercute en el rendimiento. En el siguiente cuadro se
muestran los efectos que, sobre el rendimiento, ocasiona la
salinidad en diversos cultivos.
Fertilizante
CE dS m-1
Nitrato de amonio 0.850 Nitrato de potasio 0.693 Nitrato de calcio 0.605 Nitrato de magnesio 0.448 Sulfato de potasio 0.880 Sulfato de magnesio 0.410 Sulfato de amonio 1.033 Fosfato monoamónico 0.455 Fosfato monopotasico 0.375 Cloruro de potasio 0.948
Preparación de Soluciones Nutritivas
98
Cuadro 27. Rendimiento esperado en algunos cultivos y la conductividad eléctrica del agua.
Disminución del rendimiento (%) 0.0 10.0 25.0 50.0
Especie y tolerancia
Umbral de CE (dS m-1)
% R /unidad de CE
CE (dS m-1) CE (dS m-1) CE (dS m-1) CE (dS m1) Haba (S) 1.6 9.6 1.1 1.8 2.0 4.5 Judía (S) 1.0 18.9 0.7 1.0 1.5 2.4 Fresa (S) 1.0 33.3 0.7 0.9 1.2 1.7 Tomate (S) 2.5 9.9 1.7 2.3 3.4 5.0 Pepino (S) 2.5 13.0 1.7 2.3 2.9 4.2 Melón (S) 2.5 - 1.5 2.4 3.8 6.1 Espinaca (T) 2.0 7.6 1.3 2.2 3.5 5.7 Col (T) 1.8 9.7 1.2 1.9 32.9 4.6 Pimiento (S) 1.5 14.1 1.0 1.5 2.3 3.4 Lechuga (S) 1.3 13.0 0.9 1.4 2.1 3.4
T = Tolerante, S = Sensible.
Fuente: Tanji, 1990.
Técnicas para la preparación de la solución nutritiva Existen diferentes procedimientos para la preparación de la
solución nutritiva, cada uno de ellos presenta sus propias
singularidades, a continuación se describen los mencionados
por Sánchez y Escalante (1999).
Método de soluciones madre
Se utiliza en trabajos experimentales en los cuales se elaboran
soluciones con distintas concentraciones. También se utiliza al
preparar soluciones para micro-elementos, en los que
Preparación de Soluciones Nutritivas
99
generalmente se requieren muy pequeñas cantidades, ya que
los métodos tradicionales se han convertido en un proceso
complejo.
Generalmente se elaboran dos soluciones madre para
microelementos: una de fierro y otra que contenga el resto de
ellos. En casos especiales, como en ensayos de nutrición
vegetal, se utiliza una solución madre de cada micronutrimento
por separado.
Método normal
Es un método mucho menos complejo que el anterior. Los
fertilizantes se añaden uno a uno al agua, en las cantidades
adecuadas, para formar la solución nutritiva. Este es el método
que más se utiliza para hacer la solución de macronutrientes;
sin embargo, en instalaciones comerciales se usa también este
método para añadir elementos menores a la solución.
Método de la adición de los fertilizantes mezclados en seco
Aquí todos los fertilizantes que intervienen en la solución
(macroelementos) se revuelven en seco hasta lograr una
Preparación de Soluciones Nutritivas
100
mezcla homogénea; posteriormente se disuelven en el agua
necesaria para preparar la solución.
El peligro de disolver la mezcla con poca agua, es que al
producirse una alta concentración de sales, se puede ocasionar
la precipitación de los iones de fosfato en compuestos
insolubles.
De los métodos anteriores, el más funcional para aplicar la SN
deseada, con algunas modificaciones, es el de las soluciones
madre o concentradas de cada material fertilizante, que se
aplica al agua en una relación determinada; otra modificación
de esta técnica es la preparación de dos o tres soluciones
madre concentrada, en la cual se mezclan los fertilizantes
compatibles.
Preparación de la solución nutritiva (método aproximado) A continuación se describe un método para la preparación de la
SN. Cabe hacer la aclaración de que los cálculos no son
químicamente exactos, pero sí lo suficientente prácticos y
confiables para aplicarlos con seguridad. Los pasos a seguir
son los siguientes: selección de la solución nutritiva, análisis
del agua disponible, ajuste del pH, ajuste de los
Preparación de Soluciones Nutritivas
101
macronutrimentos, ajuste de los micronutrimentos y cálculo de
la conductividad eléctrica resultante.
Selección de la solución nutritiva La preparación de la SN depende de las condiciones
climáticas (Streiner, 1973), del estado fenológico del cultivo
(Lara 1998) y de la parte que se va a cosechar (Steiner, 1997);
por lo general, en la etapa vegetativa de la mayoría de los
cultivos se requiere una mayor proporción de NO3-, (12-15 me
L-1) a costa principalmente de los SO4 y del H2PO4, éste se
mantiene entre 1.0 y 1.5 me L-1. En cambio, en la etapa
reproductiva, el NO3 se reduce de 10-13 me L-1 y se eleva el
H2PO4 1.75- 2.0 me L-1.
La concentración de K, Ca y Mg debe mantenerse en una
proporción de 30 � 40, 40 � 50 y 15 � 25 %, respectivamente.
Los desbalances entre los cationes de la SN al incrementar el
K, para favorecer la calidad de los frutos y las deficiencias de
Ca, son comunes en la etapa reproductiva. Para evitar este tipo
de problemas, se debe procurar no romper los límites de las
relaciones entre los cationes. En general, las hortalizas que se
Preparación de Soluciones Nutritivas
102
cultivan para el aprovechamiento de sus frutos (como el
tomate), incrementan de manera importante el consumo de
potasio diez días antes de los primeros cortes (Martínez y
García, 1993).
Cuadro 28. Equilibrio iónico en una solución nutritiva universal, de acuerdo al órgano a cosechar.
Aniones Cationes NO3- H2PO4- SO42- Cl- K+ Ca2+ Mg2+ Na+ me L-1 Relaciones entre iones
60 5 35 0 35 45 20 0
Límites tolerables 35/65 3/12 25/45 0/20 25/45 35/55 6 ** Cultivos aprovechados por sus frutos§
69 9 22 ** 50 44 6 **
Cultivos de hojas de crecimiento rápido§
90 0.5 9.5 ** 38 56 6 **
Cultivos de hojas de crecimiento lento§
79 1.5 19.5 ** 67 31 2 **
Fuente Steiner, 1997 §: Valores medios de diversos cultivos ** : No determinado
Una misma SN puede utilizarse durante todo el año,
manteniendo la misma relación mutua entre los aniones y los
cationes, al cambiar únicamente la concentración iónica total.
Por ejemplo, en el cuadro 29 se muestran dos soluciones
Preparación de Soluciones Nutritivas
103
nutritivas con relaciones iónicas similares, en la que varía
únicamente la PO.
Cuadro 29. Soluciones nutritivas con relaciones mutuas de aniones y cationes similares, con diferente concentración iónica.
Aniones Cationes Solución NO3
- H2PO4- SO4
2- K+ Ca2+ Mg2+ me L-1
1 12 1 7 7 9 4 Σ A = 20 Σ C = 20 Σ mmol = 30 PO = 0.72 atm = 2 ds m-1
2 6 0.5 3.5 3.5 4.5 2 Σ A = 10 Σ C = 10 Σ mmol = 15 PO = 0.0.36 atm = 1 dS m-1
A pesar de que es muy recomendable variar el equilibrio iónico
con relación al estado fenológico, por comodidad y en muchas
ocasiones por desconocimiento, lo anterior no se lleva a cabo
(Urrestarazu, 2000). En los siguientes cuadros se muestran
soluciones nutritivas diferentes, con relaciones mutuas de
aniones y cationes disímiles y, por consiguiente, las
concentraciones iónicas totales son diferentes.
Preparación de Soluciones Nutritivas
104
Cuadro 30. Soluciones nutritivas con diferente relación mutua de aniones y diferente presión osmótica.
Aniones Cationes Solución NO3
- H2PO4- SO4
2- K+ Ca2+ Mg2+ me L-1
1 12 1 7 7 9 4 Σ A = 20 Σ C = 20 Σ mmol = 30 PO = 0.72 atm = 2 ds m-1
2 16 0.5 3.5 7 9 4 16§ 1 3 7 9 4 Σ A = 20 Σ C = 20 Σ A = 20* Σ C = 20 Σ mmol = 31.75 PO = 0.76 atm = 2.11 ds m-1 Σ mmol = 32 PO = 0.76 atm = 2.13 ds m-1
El ajuste de los aniones se realiza de la siguiente manera: Relación H2PO4:SO4 H2PO4 + SO4 H2PO4 H2PO4 + SO4 SO4 8 ---------------- 1 8 ----------------------7 4 --------------- x = 0.5 4 -------------------- x =3.5
El ajuste de los aniones también se puede realizar a costa de
sulfatos con lo que la solución final quedaría de la siguiente
manera:
Preparación de Soluciones Nutritivas
105
Cuadro 31. Soluciones nutritivas con diferente relación mutua de cationes y diferente presión osmótica. Aniones Cationes Solución NO3
- H2PO4- SO4
2- K+ Ca2+ Mg2+ me L-1
1 12 1 7 7 9 4 Σ A = 20 Σ C = 20 Σ mmol = 30 PO = 0.72 atm = 2 dS m-1
2 12 1 7 9 7.615 3.385 Σ A = 20 Σ C = 20 Σ mmol = 31 PO = 0.74 atm = 2.06 dS m-1
El ajuste de los cationes se realiza de la siguiente manera:
Relación Ca:Mg
Ca + Mg Ca Ca + Mg Mg 13 ---------------- 9 13 ---------------------- 4 11 --------------- x = 7.615 11 -------------------- x = 3.385
Si se quieren ajustar las soluciones nutritivas a una misma
presión osmótica, se utiliza el siguiente factor F = POD/POA.
Donde:
POD = Presión osmótica deseada
Preparación de Soluciones Nutritivas
106
POA = Presión osmótica actual
El resultado se multiplica por la solución nutritiva para, de esta
manera, obtener la nueva solución nutritiva con la misma
relación iónica, ajustada a la presión osmótica deseada
(Cuadro 32).
Cuadro 32. Ajuste de la solución nutritiva.
Aniones Cationes Solución NO3
- H2PO4- SO4
2- K+ Ca2+ Mg2+ me L-1
1 12 1 7 7 9 4 Σ A = 20 Σ C = 20 Σ mmol = 30 PO = 0.72 atm = 2 dS m-1
2 12 1 7 9 7.615 3.385 Σ A = 20 Σ C = 20 Σ mmol = 31 PO = 0.74 atm = 2.06 dS m-1 F= 0.72/0.74 = 0.9729
Aniones Cationes NO3
- H2PO4- SO4
2- K+ Ca2+ Mg2+ me L-1
12 1 7 9 7.615 3.385 11.6756 0.9729 6.8108 8.7567 7.4091 3.2935
Σ A = 19.4593 Σ C = 19.4593 Σ mmol = 30.169 PO = 0.72
Preparación de Soluciones Nutritivas
107
En ocasiones es necesario incrementar o disminuir algún catión
en específico. Por ejemplo, incrementar a 10 me L-1 el K+ y
disminuir a 6 me L-1 el Ca2+, ambas soluciones ajustadas a un
mismo potencial osmótico (-0.072 Mpa).
Inclusión del amonio en la solución nutritiva Con anterioridad se discutió la utilización del N-NH4
+. En esta
parte solamente se indica el procedimiento para su inserción
en la solución nutritiva.
NO3- H2PO4
- SO42- K+ Ca2+ Mg2+
me L-1 Solución Steiner (1984)
12 1 7 7 9 4
Preciado et al., (2002)
11.42 0.95 6.66 9.52 6.50 2.93
Villegas et al., (2005)
11.63 0.97 6.78 8.63 5.82 4.93
Σ A = 20 Σ C = 20 Σ mmol = 30 PO = 0.72 atm = 2 ds m-1
Preparación de Soluciones Nutritivas
108
Cuadro 33. Inclusión del amonio en la solución nutritiva.
El ajuste de los cationes se realiza de la siguiente manera:
Σ K+ Ca + Mg ----------- K Σ K+ Ca + Mg ----------- Ca Σ K+ Ca + Mg -----------Mg 20 ------------------------- 7 20 ------------------------- 9 20 ------------------------- 4 18.5 ----------------------- X 18.5 ------------------------ X 18.5 ------------------------ X X = 6.475 X = 8.325 X = 8.325
*: La cantidad de N-NH4+ es adicional al N-NO3
- de la solución nutritiva y se tienen 13.5 me L-1 de NT.
b) Análisis del agua de riego
Este se utiliza básicamente para tres aspectos fundamentales:
cuantificación de los iones que forman parte de la solución
Aniones Cationes Solución NO3
- H2PO4- SO4
2- K+ Ca2+ Mg2+ NH4+
me L-1 1 12 1 7 7 9 4 0 Σ A = 20 Σ C = 20 Σ mmol = 30 PO = 0.72 atm = 2 dS m-1
2 12 1 7 6.475 8.325 3.7 1.5* Σ A = 20 Σ C = 20 Σ mmol = 30.4875 PO = 0.7317 atm = 2.03 Ds m-1
Preparación de Soluciones Nutritivas
109
nutritiva, selección de cultivos tolerantes a la salinidad o
descartar su utilización si se encuentran iones fitotóxicos que
superen los límites, y conocer la cantidad de carbonatos y
bicarbonatos para realizar los cálculos correspondientes para
neutralizarlos.
Ajuste del pH
Debido a que la solubilidad y la concentración de determinadas
formas iónicas las afecta el pH, por ejemplo el fósforo (Figura
3) que debe de estar entre los siguientes valores 5.5-6.5;
también la absorción nutrimental la influencia el pH; por
ejemplo, a pH mayor de 7.5, la absorción de NO3- y H2PO4
-
disminuye, independientemente de la concentración de éstos
en la SN.
En cambio, en pH menor a 7.0, la absorción de K+ y NH4+ se
reduce, debido a la competencia de éstos con el H+ en los sitios
de absorción; lo anterior es muy evidente en pH próximo a 4.0.
Con un pH inferior a 4.0 se produce una depolarización de la
membrana celular de las raíces por exceso de H+, lo que
cambia el gradiente electroquímico a ambos lados de la
Preparación de Soluciones Nutritivas
110
membrana y produce un eflujo de K+ hacia el exterior. El Ca2+,
Mg2+ y Mn2+ disminuyen su absorción a un pH ácido, mientras
que la absorción de aniones es ligeramente favorecida.
La forma común para disminuir el pH del agua es con el uso de
ácidos gracias a los cuales se eliminan los bicarbonatos y
carbonatos; para lograr lo anterior, existen dos métodos
distintos: el primero consiste en realizar la curva de
neutralización a partir de cantidades conocidas y crecientes de
ácido y de la medición de los distintos valores de pH (Figura 2);
el otro es que los bicarbonbatos se neutralizan por los ácidos
equivalente a equivalente. Así que un equivalente de carbonato
se neutraliza por dos equivalentes de ácido, lo que significa
que al conocer las cantidades de carbonatos y bicarbonatos
que existen en el agua, es fácil calcular las cantidades de ácido
para disminuir el pH al valor deseado, que en la práctica se
recomienda dejar 0.5 me L-1 de bicarbonatos sin neutralizar,
para evitar que esté en el punto de inflexión de la curva, y que
cualquier error en la aplicación del ácido pudiera llevar a la
solución a condiciones extremas de acidez y a un incremento
en la CE (Figura 2).
Preparación de Soluciones Nutritivas
111
Ajuste de los macronutrimentos
Después de haber seleccionado la SN y descontado los
nutrimentos que aporta el agua de riego, y de haber ajustado
su pH, el siguiente paso es calcular la SN con los fertilizantes
comerciales. Para los siguientes ejemplos se utiliza como
unidad de concentración el milimol (mmol).
Es necesario recordar que un 1 mmol de nitrato de potasio
pesa 101 mg, y al disolverse se separa 1 mmol del ión nitrato y
1 mmol del ión potasio.
1 mmol de nitrato de calcio pesa 181 mg, y cede 1 mmol de
calcio y dos moles del ión nitrato.
En muchas ocasiones es necesario concentrar la solución
madre en 100 ó 200 veces, de tal forma que cuando está
concentrada 100 veces y cuando se diluye 100 veces, resulta
en una concentración de 1 mmol por litro del elemento
considerado.
Si se pretende concentrar 100 veces a la solución madre del
KNO3, del Ca(NO3)2 y del HNO3.
Preparación de Soluciones Nutritivas
112
KNO3 = 101 mg L-1 x 100 = 10.1 g L-1, o lo que es lo mismo kg
m-3.
Ca(NO3)2 = 118 mg L-1 * 100 = 11.8 g L-1, o lo que es lo
mismo kg m-3.
En el caso del HNO3 hay que conocer la pureza y la densidad;
por ejemplo, con una pureza del 48 % y una densidad de 1.3 g
mL se tiene.
(PM del ácido/ pureza)/ Densidad (63/.48)/1.3 = 0.1 mL, que
hay que agregar a un litro de agua para que dé una
concentración de un mmol L-1 del ión NO3- y si se quiere
concentrar 100 veces = 10 L.
Ajuste de los micronutrimentos
Las concentraciones de los micronutrimentos en las SN se
expresan en mg L-1, que equivale a lo mismo en ppm. En el
siguiente cuadro se muestran las concentraciones propuestas
por algunos autores.
Preparación de Soluciones Nutritivas
113
Cuadro 34. Concentración de micronutrimentos en las diferentes soluciones nutritivas. Autor Fe Mn Cu Zn B Mo
mg L-1
Steiner 2.0 0.7 0.02 0.09 0.5 0.04
Adas 3.0 1.0 0.1 0.1 0.2 0.05
Coic 0.8 0.65 0.2 0.1 0.3 0.05
Kurt 5.0 2.5 0.01 0.05 1 0.001
Hoagland 1.4 0.5 0.02 0.05 0.5 0.009
Penningsfeld 4.0 1.6 0.01 0.009 1.14 0.000
Schuartz 3.0 5.0 3.0 4.0 1.0 0.000
Hewitt 5.0 1.0 0.1 0.2 0.5 0.05
Resh 2.0 0.5 0.03 0.05 0.5 0.02
Verwer 1.7 1.1 0.017 0.25 0.35 0.058
Graves 3.0 1.0 0.1 0.1 0.4 0.05
Sonoveld 2.0 0.75 0.1 0.5 0.4 0.05
Cálculo de la conductividad eléctrica final
Existen varios métodos para el cálculo de la CE de la SN, de
los cuales el más sencillo es la medición directa de la CE con
un conductivímetro. Los otros métodos son matemáticos:
Preparación de Soluciones Nutritivas
114
• Método de los miliequivalentes. En toda solución salina
se debe cumplir que la suma de aniones sea igual a la
suma de cationes. Este método consiste en dividir el
total de cationes o de aniones por un factor que fluctúa
entre 10 y 12; se debe elegir el factor 10 para
conductividades bajas y el 12 para conductividades
altas.
• Los otros métodos se muestran directamente en los
cálculos de la solución nutritiva.
A continuación se muestran tres ejemplos para el cálculo de la
SN, en el primero considerando agua completamente
desmineralizada.
La trasformación de milimoles a me L-1 se hace con la finalidad
de realizar el cálculo de la CE, y para comprobar que la
sumatoria de aniones y cationes es la misma, aunque si no se
cumple esta igualdad, se admite como máximo un error del 10
%; de no ser así, probablemente se cometió algún error en los
cálculos. La trasformación en ppm tiene la finalidad de conocer
la CE por el método gravimétrico.
Preparación de Soluciones Nutritivas
115
Cuadro 35. Cálculo de la solución nutritiva Steiner, en la cual se utiliza agua desmineralizada.
Si se quiere concentrar algún fertilizante, se tiene que multiplicar los mmoles que se requieren para la concentración deseada; por ejemplo, para el KNO3 se requieren 30.33 kg ((PM*mmol requerido*100)/1000)) = (101*3*100)/1000 = 30.33 kg Ca(NO3) = (118*4.5 *100)/ 1000= 53.1 kg
Aniones Cationes NO3- H2PO4
- SO42- HCO3
- Cl- NH4+ K+ Ca2+ Mg2+ Na+ pH CE
mmoles L-1 Solución nutritiva
12 1 3.5 - - 7 4.5 2 - - -
Agua de riego
- - - - - - - - - - - -
Aportes 12 1 3.5 - - 7 4.5 2 - - - Fertilizantes mmoles
L-1
H3PO4 HNO3 Ca(NO3)2 4.5 9 4.5 KNO3 3 3 3 NH4NO3 K2SO4 1.5 1.5 3 MgSO4 2 2 2 NH4H2PO4 KH2PO4 1 1 1 Mg(NO3)2 Aportes reales
12 1 3.5 7 4.5 2
Solución nutritiva final moles
12 1 3.5 7 4.5 2
Solución nutritiva me L-1
12 1 7 7 9 4
Σ Aniones = 20 Σ Cationes = 20 mg L-1 744 97 336 273 180 48 Σ A o C/10 = 2 dS m-1
Σ ppm = 1678/850 = 1.97 dS m-1 Σ mmoles = 30*.024 = 0.72/.36 = 2 dS m-1
Preparación de Soluciones Nutritivas
116
Cuadro 36. Cálculo de la solución nutritiva Steiner, en la cual se utiliza agua desmineralizada.
Si se quiere concentrar algún fertilizante, se tiene que multiplicar los me L-1 requeridos por la concentración deseada; por ejemplo, para el KNO3, se requieren 30.3 kg ((PM*me requerido*100)/1000)) = (101*3*100)/1000) = 30.3 kg Ca(NO3) = (118*9 *100)/ 1000= 106.253.1 kg
Aniones Cationes NO3- H2PO4
- SO42- HCO3
- Cl- NH4+ K+ Ca2+ Mg2+ Na+ pH CE
me L-1
Solución nutritiva
12 1 7 - - 7 9 4 - - -
Agua de riego - - - - - - - - - - - - Aportes 12 1 7 - - 7 9 4 - - - Fertilizantes me
L-1
H3PO4 HNO3 Ca(NO3)2 9 9 9 KNO3 3 3 3 NH4NO3 K2SO4 3 3 3 MgSO4 4 4 4 NH4H2PO4 KH2PO4 1 1 1 Mg(NO3)2 Aportes reales 12 1 3.5 7 4.5 2 Solución nutritiva me L-1
12 1 7 7 9 4
Solución nutritiva final moles
12 1 3.5 7 4.5 2
Σ mmoles = 30 Σ Aniones = 20 Σ Cationes = 20 mg L-1 744 97 336 273 180 48 Σ A o C/10 = 2 dS m-1
Σ ppm = 1678/850 = 1.97 dS m-1 Σ mmoles = 30*.024 = 0.72/.36 = 2 dS m-1
Preparación de Soluciones Nutritivas
117
Cuadro 37. Cálculo de la solución nutritiva de Hogland considerando la calidad del agua. * El balance entre aniones y cationes cae dentro del rango normal, es decir, la
diferencia es menor del 10 %.
Aniones Cationes NO
3- H2PO
4-
SO42-
HCO3-
Cl- NH4+
K+ Ca2+ Mg2
+ Na
+ pH
CE
me L-1 Solución nutritiva
14 1 4 - - 1 6 8 4
Agua de riego
- - 2.35 4.0 0.76 - 0.23 3.54 2.22 1.24 7.8 0.674
Aportes 14 1 1.65 -3.5 - 1 5.77 4.46 1.78 - Fertilizantes me L-1 H3PO4 HNO3 3.5 3.5 3.5 Ca(NO3)2 4.46 4.46 4.46 KNO3 3.12 3.12 3.12 NH4NO3 1 1 1 K2SO4 1.65 1.65 1.65 MgSO4 NH4H2PO4 KH2PO4 1 1 1 Mg(NO3)2 1.78 1.78 1.78 Aportes reales ( me L-1)
13.8 1 4 0.5 0.76 1 6 8 4 1.24
Aportes reales (moles L-1)
13.8 1 1.175 0.5 0.76 1 6 4 2 1.24
Σ mmoles = 31.535 Σ Aniones = 20.12* Σ Cationes = 20.24 mg L-1 859. 97 192 273 180 48 Σ A o C/10 = 2 .02 dS m-1
Σ ppm = 1678/850 = 1.97 dS m-1 Σ mmoles = 31.535*.024 = 0.756/.36 = 2.1 dS m-1
Preparación de Soluciones Nutritivas
118
La concentración de la solución madre debe facilitar los
cálculos ya al mezclar cierta cantidad de agua con la solución
concentrada, da como resultado la SN con la concentración
deseada. Las soluciones madre generalmente se concentran
100 ó 200 veces más con respecto a la concentración de la SN,
que por lo general se separan en tres tanques (A, B y C): en el
tanque A se mezcla el fertilizante cálcico, y se puede incorporar
el Fe (quelatado); en el tanque B se mezcla el resto de los
fertilizantes que aportan los macro y micro-nutrimentos; el
tanque C corresponde a los materiales ácidos.
Por ejemplo, para el cuadro 31, si se quiere concentrar 200
veces la solución madre, los cálculos son los siguientes:
Volumen del HNO3= me L-1 x PM del ácido x (1/densidad) x
(pureza) 200
me L-1 x 63 mg meq-1 x (1/1.3 mL g-1) x 100/48) x (1 g/1000 mg) 200 = 33.94 mL L-1; = 33.92 L m-3
La solución madre del Ca(NO3)2 se prepara de la siguiente
manera:
Nitrato de calcio = me L-1 x PM x 1/1000 L x 200 = 4.46 x 118 x
1/1000 x 200 = 105.25 g L-1, lo cual equivale a = 105.25 kg m-3.
Preparación de Soluciones Nutritivas
119
La solución madre del KNO3 se prepara de la siguiente manera:
Nitrato de potasio = me L-1 x PME x 1/1000 L x 200 = 3.12 x
101 x 1/1000 x 200 = 63.02 g L-1, lo cual equivale a = 63.02 kg
m-3.
La solución madre del NH4NO3 se prepara de la siguiente
manera:
Nitrato de amonio = me L-1 x PME x 1/1000 L x 200 = 1 x 80 x
1/1000 x 200
= 16 g L-1, lo cual equivale a = 16 kg m-3.
La solución madre del K2SO4 se prepara de la siguiente
manera:
Sulfato de potasio = me L-1 x PME x 1/1000 L x 200 = 1.65 x
174 x 1/1000 x 200 = 27.42 g L-1, lo cual equivale a = 27.42 kg
m-3.
La solución madre de KH2PO4 se prepara de la siguiente
manera:
Preparación de Soluciones Nutritivas
120
Fosfato monopotásico = me L-1 x PME x 1/1000 x 200 = 1 x
136 x 1/1000 x 200 = 27.2.6 g L-1, que equivale a 27.2 kg m-3
La solución madre de MgNO3 se prepara de la siguiente
manera:
Nitrato de magnesio = me L-1 x PME x 1/1000 L x 200 = 1.78 x
256 x 1/1000 x 200 = 91.13 g L-1, lo cual equivale a = 91.13 kg
m-3.
Estas soluciones están concentradas 200 veces, por lo tanto, al
aplicarla, se suministra en una relación 1:200.
Cálculo de los micronutrimentos. La concentración de los
micros que se requiere, es la siguiente:
Fe Mn Cu Zn B Mo mg L-1
0.55 0.55 0.03 0.25 0.2 0.5
Los cálculos son los siguientes:
Fe: Qulalato de hierro (5 % Fe EDDHA)
0.55* 100/5 = 11 g m-3
Mn: Sulfato de manganeso (32 % Mn)
0.55*100732 = 1.7 g m-3
Preparación de Soluciones Nutritivas
121
Cu: Sulfato de cobre (25 % Zn)
0.03*100/25 = 0.12 g m-3
Zn: Sulfato de zinc (23 % Zn)
0.25*100/23 = 1.09 g m-3
B: Borax (11 % B)
0.21*100/11 = 1.91 g m-3
Mo: Molibdato sódico (40 % Mo)
0.05*100/40 = 0.12 g m-3
Independientemente de si la solución madre se almacena en
dos o tres contenedores, existen una serie de consideraciones
que hay que tomar en cuenta (Martínez y García, 1993).
a) En el mismo depósito, no se mezcla el nitrato de calcio
con fosfatos y sulfatos, tanto de macronutrimentos, como
de micronutrimentos.
b) El tanque que contenga el Fe quelatado debe de
acidificarse entre 5.5-6.5, para evitar degradaciones.
c) Cuando se utilice un complejo de micronutrimentos, éste
se debe de incorporar en el tanque antes que los demás
fertilizantes (nitrato de calcio, y el nitrato de potasio).
d) Es deseable que los fertilizantes se repartan de manera
proporcional entre los distintos tanques, de forma tal que
Preparación de Soluciones Nutritivas
122
tengan un peso semejante. Esto es fácil de conseguir si
tomamos en cuenta que el nitrato de potasio y el nitrato de
amonio se pueden mezclar con cualquier otro fertilizante.
e) Después de tomar la decisión de qué fertilizantes poner en
cada depósito, se debe agregar el agua hasta la mitad,
después los ácidos, posteriormente los fertilizantes y, por
último, se termina de llenar el depósito.
Aplicación al suelo de soluciones nutritivas completas Cuando las soluciones nutritivas completas se utilicen en suelo,
éstas deben de estar en concentraciones inferiores al 50 % de
su concentración original (Armenta, 1998, Preciado et al.,
2004), con la finalidad de no causar una acumulación excesiva
de nutrimentos en el suelo (incrementos en la conductividad
eléctrica del suelo); el primer investigador, en el valle de
Culiacán, aumentó los NO3 a expensas de los SO42- y NH4
+ y de
la relación K:Ca:Mg, además de modificar la relación Ca: Mg y,
finalmente, esta solución se ajustó a una presión osmótica de -
0.034 Mpa. En el siguiente cuadro se ejemplifica lo señalado
con anterioridad.
Preparación de Soluciones Nutritivas
123
Cuadro 38. Solución nutritiva utilizada en el Valle de Culiacán para la producción de tomate bajo condiciones de fertirrigación.
Aniones Cationes
NO3- H2PO4
- SO42- K+ Ca2+ Mg2+ NH4
+
Me L-1
12 1 7 7 9 4 -
13 1 6 4.615 7.860 4.525 3
5.99 0.46 2.76 2.12 3.62 2.08 1.38
La equivalencia de me L-1 a kg ha-1 es la siguiente,
considerando una lámina de riego total de 36.5 cm.
Forma iónica
me L-1
Kg de nutrimento
NO3- 5.99 306.08 N-NO3
- H2PO4
- 0.46 119.15 P2O5 SO4
2- 2.76 161.13 S K+ 2.12 363.08 K2O Ca2+ 3.62 370.70 CaO Mg2+ 2.08 152.26 MgO NH4
+ 1.38 70.51 N-NH4+
Preparación de Soluciones Nutritivas
124
Preparación de la solución nutritiva considerando la pureza de los fertilizantes Los anteriores cálculos (método aproximado), no son del todo
químicamente correctos, ya que no se incluye la pureza de los
fertilizantes. Para el siguiente ejemplo se utiliza la información
de los cuadros 19, 20 y 21.
Si la solución nutritiva se utiliza en el suelo, es necesario
realizar un ajuste de la PO de 0.073 a 0.44 MPa, para lo cual
se utiliza el factor 0.611; después, se descuentan los
nutrimentos que contiene el agua de riego para proceder a
realizar los cálculos.
La sumatoria de aniones y cationes, en este caso, resulta
diferente, lo que es comprensible debido a que se utilizaron
ácidos; en realidad, en la columna de cationes debería existir
H+, pero en la práctica lo anterior no sucede, aunque se debe
cuidar que la diferencia no sea superior al 10 % (Martínez y
García, 1993).
Preparación de Soluciones Nutritivas
125
Cuadro 39. Cálculo de la solución nutritiva utilizando fertilizantes comerciales.
�El exceso o la falta de sulfatos no se considera un problema, debido a los amplios márgenes de tolerancia de los cultivos (De Rijck y Schrevens, 1998) e, inclusive, en las soluciones nutritivas no se contabiliza (Sánchez y Escalante, 1988).
Aniones Cationes NO3- H2PO4- SO42- HCO3- Cl- NH4+ K+ Ca2+ Mg2+ Na+ pH CE
dS m-1 me L-1 Solución nutritiva
12 1 7 - - 7 9 4
Solución nutritiva
7.33 0.611 4.278 - - - 4.278 5.5 2.44
Agua de riego
- - 0.42 4.86 1.33 - 0.17 1.75 2.64 2.05 7.3 0.55
Aportes 7.33 0.611 3.858 4.108 3.75 - Fertilizantes mg L-1 H3PO4 0.557 0.557 - 0.557 H2SO4 3.8 3.8 - 3.80 HNO3 Ca(NO3)2 553.09 5.517 0.378 3.75
NPK 195.36 1.813 0.054 1.824 NH4NO3 K2SO4 215.26 2.42 2.284 MgSO4
NH4H2PO4 KH2PO4 Mg(NO3)2
Aportes SN (me L-1)
7.33 0.611 6.22 - - 0.378 4.108 3.75 -
Agua + SN (me L-1)
7.33 0.611 6.64� 0.5 1.33 0.378 4.278 5.5 2.64 2.05
Σ Aniones = 16.41* Σ Cationes = 14.85 Σ mmoles = 23.837 Mg L-1 454.46 59.26 318.72 - - 6.80 166.84 110 31.68 Σ A /10 = 1.64 dS m-1 Σ ppm = 1147.76/850 = 1.35 dS m-1 Σ moles = 23.83*.024 = 0.572/.36 = 1.59 dS m-1
Preparación de Soluciones Nutritivas
126
Cuadro 40. Cálculo de la solución nutritiva utilizando fertilizantes comerciales
Aniones Cationes NO3
- H2PO4
- SO42-
HCO3
- Cl- NH4
+ K+ Ca2
+ Mg2
+
Na+
pH
CE dSm-1
me L-1 Solución nutritiva 12 1 7 3 - 7 9 4 Agua de riego - - 0.14 - - 0.11 3.78 1.6
2 -
Aportes 12.0 1.0 6.86 -3 - - 6.89 5.22 2.38
-
Fertilizantes mg L-
1
Ca(NO3)2 769.91
8 0.54 5.22
NKS 403.73
3.46 0.16 3.81
MgSO4
476 1.93 2.38
K2SO4 290.29
3.27 3.08
H3PO4 0.067 1 -1
H2SO4 0.1125
1.5 -1.5
Aportes SN (me L-1)
11.46 1 6.86 -2.5 0.54 6.89 5.22 2.38
Agua + SN (me L-1) 11.46 1 7 0.5 0.54 7 9 4
Σ Aniones = 19.96* Σ Cationes = 20.54 Σ mmoles = 30.54 Mg L-1 710.5
2 97 336 9.72 273 180 48
Σ A /10 = 1.99 dS m-1 Σ ppm = 1654.24/850 = 1.94 dS m-1 Σ moles = 30.5*.024 = 0.73/.36 = 2.03 dS m-
1
Preparación de Soluciones Nutritivas
127
Preparación de Soluciones Nutritivas
128
Preparación de Soluciones Nutritivas
129
Literatura consultada Adams, P. 1994. Nutrition of greenhouse vegetables in NFT
and hidroponic systems. Acta Hort. 361: 245-257.
Adams, P. and L.C. Ho. 1992. The susceptibility of modern
tomato cutivars to blossom-end rot in relation to salinity. J. Hort.
Sci. 67: 827-839.
Alarcón, A. 2000. Preparación de la solución nutritiva. pp. 145-
154. En tecnología para altos rendimientos. Novedades
Agrícolas.
Amiri, M. and N. Sattary. 2004. Mineral precipitation in solution
culture. Acta Hort. 644: 469-478.
Armenta B., A. D. 1998. Relaciones óptimas de aniones y
cationes en la solución nutritiva en riego por goteo para la
producción de tomate. Tesis de doctor en ciencias. Colegio de
Postgraduados. Montecillo, Edo. de México.
Asher, C.J., and D.G. Edwards. 1983. Modern solution culture
techniques. pp. 94-119. In: A. Pirson, and M.H. Zimmermann
(Ed.). Encyclopedia of Plant Physiology. Vol. 15-A. Springer-
Verlag, Berlin.
Preparación de Soluciones Nutritivas
130
Ayers, R.S. y D.W. Westcot. 1987. La calidad del agua en la
agricultura. Estudio FAO riego y drenaje # 29. Organización de
las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación.
Roma, Italia. 174 p.
Bennett, W.F.1997. Nutrient deficiencies & toxicity´s in crop
plants. APS PRESS. The American Phytopathological Society.
St. Paul. Minnesota.
Benton Jones Jr., J. 1999. Tomato Plant Culture, in the field, in
the greenhouse and home garden. CRC Press, Boca Raton,
Florida. 199 pag.
Brun, R. and L. Chazelle. 1996. Water and nitrate absortion
kinetics in the nychthemeral cycle of rose grown in the
greenhouse using a recirculating solution. J. Plant Nut. 19:839-
866.
Cadahía, L.C. 2005. Fertirrigación, cultivos hortícolas y
ornamentales. Ediciones Mundi-Prensa, Madrid, España. 475
p.
Preparación de Soluciones Nutritivas
131
Casas, A. 1999. Formulación de la solución nutritiva.
Parámetros de ajuste. En curso superior de especialización.
Cultivos sin suelo II. Almería, España.
Cornillon, P. 1988. Influence of root temperture on tomato
growth and nitrogen nutrition. Acta Hort. 229: 211-218.
De Rijck, G. and E. Schrevens. 1998. Comparison of the
mineral composition of twelve standar nutrient solutions. J.
Plant Nut. 21:2115-2125.
De Rijck, G. y E. Schdrevens. 1998b. pH influence by the
elemental composition of nutrient solution. J. Plant Nutr. 20
(7&8): 911-923.
De Rijck, G. y E. Schrevens. 1998a. Cationic specification in
nutrient solution as a function of pH. J. Plant Nutr. 21 (5): 861-
870.
Ehret, D.L. and L.C. Ho. 1986a. Effects of osmotic potential in
nutrient solution on diurnal growth of tomato fruit. J. Exp. Bot.
37: 1294-1302.
Ehret, D.L., and L.C. Ho. 1986b. Translocation of calcium in
relation to tomato fruit growth. Ann. Bot. 58: 679-688.
Preparación de Soluciones Nutritivas
132
Goyal, S.S., and R.C. Huffaker. 1984. Nitrogen toxicity in
plants. pp.: 97-117. In: R.D. Hauck (Ed.) Nitrogen in crop
production. ASA, CSSA, and SSSA, Madison, Wi., U.S.A.
Grattan, S.R. and C.M. Grieve. 1999. Salinity-mineral nutrient
relations in horticultural crops. Scientia Horticulturae, 78.
Graves, C.J. 1983. The nutrient film technique. Hort. Rev. 5: 1-
44.
Graves, C.J., and R.G. Hurd. 1983. Intermittent circulation in
the nutrient film technique. Acta Hort. 133: 47-52.
Guill, M.A. and H.M. Reisenauer. 1993. Nature and
characterization of ammonium effects on wheat and tomato.
Agron. J. 85:874-879.
Gunes, A.M., M. Alpaaslan and A. Inal. 1998. Critical nutrient of
NFT-grown young in hydroponics. Annals of Botany 63: 643-
649.
Preparación de Soluciones Nutritivas
133
Hageman, R.H. 1994. Ammonium versus nitrate nutrition of
higer plants. pp: 67-85. In: R.D. Hauck (ed.) Nitrogen in crop
production. ASA, CSSA, and SSSA, Madison, Wi, USA.
Hanan, J.J. 1991. The influence of greenhouses on internal
climate with special reference to mediterranean regions. Acta
Horticulturae 287: 23-34.
Havlin, J. L., J. D. Jones., S. L. Tisdale. y W. I. Nelson. 1999.
Soil fertility and fertilizers . An introduction to nutrient
management. Prentice Hall. USA.
Hohjo, M., C. Kuwata., K. Yoshikawa and T. Ito. 1995. Effects
of nitrogen form, nutrient concentration and Ca concentration
on the growth, yield and fruit quality in NFT-tomato plants. Acta
Horticulturae 258, Hydroponics and Transplant Production. 396:
145-152.
Jensen, M.H. and W.L. Collins. 1985. Hydroponic vegetable
production. Hort. Rev. 483- 559.
Jones, B.J. Jr. 1982. Hydroponics: its history and use in plant
nutrition studies. Journal Plant Nutr., 5: 1003-1030.
Preparación de Soluciones Nutritivas
134
Jones, Jr. J. B. 1997. Hydroponics. A practical guide for soilles
grower. St. Lucie Press. USA. 207 p.
Kafkafi, U. and R. Ganmore-Neumann. 1997. Ammonium in
plant tissue: real or artificial. J. Plant Nutr. 20: 107-118.
Kirkby, E.A. and K. Mengel. 1967. Ionic balance in different
tissues of the tomato plant in relation to nitrate, urea, or
ammonium nutrition. Plant Physiol. 42: 6-14.
Lara H., A. 1998. Soluciones nutritivas para cuatro etapas
fenológicas del jitomate. Tesis doctor en ciencias. Colegio de
Postgraduados. Montecillo, Edo de México.
Marschner, H. 1995.Mineral nutrition of higher plants. 2nd
edition. Ed. Academic Press. San Diego, Ca., U.S.A.
Martínez, E. y M. García. 1993. Cultivos sin suelo: hortalizas en
clima mediterráneo. Ed Horticultura. Reus, Madrid, España.
Mengel, K., and E.A. Kirkby. 1987. Principles of plant nutrition.
4th edition. Internacional Potash Institute, Bern, Zwitzerland.
Preparación de Soluciones Nutritivas
135
Miliev, K. 1997. Effects of two nutrient solutions at different
conductivities on some growth parameters of tomato plants.
Acta Hort. 462: 641-648.
Moorby, J. and C.J. Graves. 1980. The effects of root and air
temperature on the growth of tomatoes. Acta Hort. 98: 29-43.
Morard, P. Lacoste, L. and Silvestre, J. 2000. Effect of oxigen
deficiency on uptake of water and mineral nutrient by tomato
plants in soilles culture. J. Plant Nutr. 23(8),1063-1078.
Morard, P., A. Pujos, A. Bernadac and G. Bertoni. 1996. Effect
of temporary calcium deficiency on tomato growth and nutrition.
J. Plant Nutr. 19: 115-127.
Moreno, I.T. 1999. Equipos de riego: cabezal, distribución y
emisores. En curso superior de especialización. Cultivos sin
suelo II. Almería, España.
Papadopoulous, A P., X. Hao., J. C. Tu; and J. Zheng. 1999.
Tomato production in open or closed rockwool culture systems
with NFT or rockwool nutrient feedings. Acta Hort. 481: 89-96.
Preparación de Soluciones Nutritivas
136
Parra, T.S., Baca, C. G.A., Carrillo, G.R., Kohashi, S.J.,
Martínez, G.A y Trejo, L.C. 2004. Silicio y potencial osmótico de
la solución nutritiva en el crecimiento de pepino. Terra.
22:4:467-473.
Preciado, R.P., Baca, C.G.A., Tirado, T, J. L., Kohashi, S.J.,
Tijerina, Ch. L. y Martínez, G. A. 2004. Fertirrigación
nitrogenada, fosfórica y programa de riego y sus efectos en
melón y suelo. Terra Latinoamericana. 22:2: 175-186.
Preciado, R.P., Baca, C.G.A., Tirado, T, J. L., Kohashi, S.J.,
Tijerina, Ch. L. y Martínez, G. A. 2002. Nitrogeno y potasio en
la producción de plántulas de melón. Terra Latinoamericana.
20:3: 267-276.
Rhoades, J. D. 1993. Electrical conductivity methods for
meassuring and mapping soil salinity. pp: 201-251. In: Sparks,
D.L (ed). Advances in Agronomy.
Rincón, S. L. 1997. Características y manejo de sustratos
inorgánicos en fertirrigación. I Congreso Ibérico y III Nacional
de fertirrigación. Murcia, España.
Preparación de Soluciones Nutritivas
137
Sánchez del C, F y Escalante, R.E. 1999. Un sistema de
producción de plantas. Hidroponia, Principios y métodos de
cultivo. Universidad Autónoma Chapingo.
Santamaría, P., A. Elia. y M. Gonnella. 1997. Changes in nitrate
accumulation of endive plants during light period as affected by
nitrogen level and form. J. Plant Nutr. 20 (10): 1255-1266.
Schwarz, M. 1975. Guide to Commercial Hydroponics. Israel
University Press. Jerusalem.
Sonneveld, C. y W. Voogt. 1990. Response of tomatoes
(Lycopersicon esculentum L) to an unequal distribution of
nutrient root environment. M. L. Van Beusichem (ed) Plant
nutrition-physiology and applications. pp. 509-514.
Sonneveld, C. 1997.A universal programme for calculation of
nutrient solutions. Proceedings 18th Hydroponic Society of
America. 7-17.
Steiner, A.A. 1961. A universal method for preparing nutrient
solutions of a certain desired composition. Plant Soil. 15: 134-
154.
Preparación de Soluciones Nutritivas
138
Steiner, A.A. 1966. The influence of chemical composition of a
nutrient solution on the production of tomato plants. Plant Soil.
24: 454-466.
Steiner, A.A. 1968. Soilless culture. Proceedings of the 6th
Colloquium of the Internacional Potash Institute. pp: 324-341.
Steiner, A.A. 1973. The selective capacity of tomato plants for
ions in a nutrient solution. pp. 43-53. In: Proceedings 3rd
International Congress on Soilles Culture. Wageningen, The
Netherlands.
Steiner, A.A. 1976. The development of soilless culture and an
introduction to the congress. Las Palmas. Proceeding 4th. Int.
Congr. Soilless Culture. IWOSC. Wageningen.
Steiner, A.A. 1980. The selective capacity of plant for ions and
its importance for the composition and treatment of the nutrient
solution.
Steiner, A.A. 1984. The universal nutrient solution. pp. 633-650.
In: Proceedings 6th International Congress on Soilles Culture.
Wageningen. The Netherlands.
Preparación de Soluciones Nutritivas
139
Steiner, A.A. 1997. Principles of plant nutrition by recirculating
nutrient solutions. Proceedings 6th. Int. Congre. Soilles Culture:
634-649.
Tanji, K.K. 1990. Agricultural salinity assessment and
management. American Society of Civil Engineers. New York.
Taylor, M.D. and S.J. Locascio. 2004. Blossom-end rot: a
calcium deficiency. J. Plant Nutr.27: 123-139.
Urrestarazu, G. M. 2000. Manual de cultivos sin suelo. Editorial
Mundi Prensa.
Vestergaard, B. 1984. Oxygen supply to the roots in different
hydroponic systems. 6th International Congress on Soiless
Culture. The Netherlands.
Villegas, T.O.G., Sanchez, G.P., Baca, C.G.A., Rodriguez,
M.M.N., Trejo, C., Sandoval, V.M y Cardenas, S.E. 2005.
Crecimiento y estado nutrimental de plántulas de tomate en
soluciones nutritivas con diferente concentración de calcio y
potencial osmótico. Terra Latinoamericana. 23:1:49-56.
Preparación de Soluciones Nutritivas
140
Preparación de Soluciones Nutritivas
141
ÍNDICE DE CUADROS Cuadro Página 1 Clasificación de los elementos minerales de acuerdo a los requerimientos de la planta 12 2 Elementos esenciales o nutrimentos para el crecimiento de las plantas 13 3 Porcentajes mínimos y máximos que pueden presentar los aniones y cationes en la solución nutritiva sin que estén en los límites fisiológicos o de precipitación 47 4 Relación catiónica ajustada por el pH 64 5 Valores en mg relativos L-1 de cada nutrimento 64 6 Valores obtenidos para una concentración de 30 mg
de iones relativos L-1 65
7 Miliequivalentes por L de cada nutrimento para constituir la solución nutritiva propuesta 65
8 Miligramo por L de cada compuesto para obtener
un miliequivante por L de cada nutrimento 66
9 Cantidad de cada compuesto para obtener los me L-1 de cada elemento 68
Preparación de Soluciones Nutritivas
142
10 Relación catiónica ajustada por el pH 70 11 Valores en mg relativos L-1 de cada nutrimento 70 12 Valores obtenidos para una concentración de 23 mg
de iones relativos L-1 71
13 Miliequivalentes por L de cada nutrimento para constituir la solución nutritiva propuesta 71 14 Miligramo por L de cada compuesto para
obtener un miliequivante por L de cada nutrimento 72 15 Relación catiónica ajustada por el pH 73 16 Valores en mg relativos L-1 de cada nutrimento 74 17 Valores obtenidos para una concentración de 20 mg
de iones relativos L-1 74 18 Miligramo por L de cada compuesto para
obtener un miliequivante por L de cada nutrimento 75 19 Concentración general de micronutrimentos en la solución nutritiva universal 78 20 Composición para preparar los mg L-1 de los Micronutrimentos 79
Preparación de Soluciones Nutritivas
143
21 Peso atómico y forma iónica de absorción de los elementos esenciales para las plantas 83
22 Interpretación y niveles críticos de los parámetros de la calidad del agua de riego 91 23 Fertilizantes de uso común en la preparación de
soluciones nutritivas 93 24 Densidad y pureza de los ácidos que se
utilizan como fertilizantes, en la preparación de las soluciones nutritivas 94
25 Aporte iónico en milequivantes por gramo de algunos
fertilizantes comunes que se utilizan en la Región Lagunera de Coahuila y Durango. 95 26 Conductividad eléctrica alcanzada al disolver 0.5 g de
fertilizante comercial en un litro de agua destilada 97 27 Rendimiento esperado de algunos cultivos y la
conductividad eléctrica del agua) 98 28 Equilibrio iónico en una solución nutritiva universal, de acuerdo al órgano del cultivo a cosechar 102
29 Soluciones nutritivas con relaciones mutuas
de aniones y cationes similares, con diferente concentración iónica 103
Preparación de Soluciones Nutritivas
144
30 Soluciones nutritivas con diferente relación mutua de aniones y diferente presión osmótica 104
31 Soluciones nutritivas con diferente relación mutua
de cationes y diferente presión osmótica 105 32 Ajuste de la solución nutritiva 106 33 Inclusión del amonio en la solución nutritiva 108 34 Concentración de micronutrimentos diferentes
soluciones nutritivas 113 35 Cálculo de la solución nutritiva Steiner, en la cual se
utiliza agua desmineralizada 116 36 Cálculo de la solución nutritiva, en la cual se
utiliza agua desmineralizada 117 37 Cálculo de la solución nutritiva considerando la calidad
del agua 118 38 Solución nutritiva utilizada en el Valle de Culiacán
para la producción de tomate bajo condiciones de fertirrigación 124
39 Cálculo de la solución nutritiva utilizando fertilizantes
comerciales 126
Preparación de Soluciones Nutritivas
145
40 Cálculo de la solución nutritiva utilizando fertilizantes comerciales 127
ÍNDICE DE FIGURAS Figura Página 1 Presencia de formas químicas de carbonatos,
bicarbonatos y ácido carbónico en función del pH del agua 36
2 Neutralización del agua con un ácido y su influencia en la conductividad eléctrica 36
3 Presencia de formas químicas del fosfato,
ácido fosfórico, fosfato-monobásico y fosfato-dibásico en función del pH de la solución nutritiva 38
4 Diagramas de estabilidad de los quelatos férricos en función del pH 39
5 Representación de las relaciones de aniones y
cationes por medio de un triángulo equilátero 54 6 Relación mutua entre los aniones en la solución
nutritiva universal de Steiner 55
Preparación de Soluciones Nutritivas
146
7 Relación mutua entre los cationes en la solución nutritiva universal de Steiner 55
8 Relación mutua entre los aniones y entre los cationes
en la solución nutritiva universal 57 9 Restricciones en relaciones iónicas equivalentes a
0.72 atm de presión osmótica y un pH de 6.5 58 10 Dependencia de las curvas OH-: H2PO4- a varios
valores de pH en diferentes relaciones K: Ca 62
Preparación de Soluciones Nutritivas
147
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA AGRARIA ANTONIO NARRO